積層化マイクロ培養デバイスによる電気化学的遺伝子発現アッセイ

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17710112
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 珠玖 仁 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 助教授 (10361164)
• キーワード: マイクロナノデバイス / 生体材料 / マイクロマシン / 細胞・組織

研究概要

電気化学測定法の利点であるリアルタイム計測と定量性に着目し、遺伝子-タンパク質発現仮定を詳細に追跡した。レポーターとしてベータ・ガラクトシダーゼ(βGAL)やアルカリホスファターゼ(AP)を用いた。プラスミドアレイを作製し微生物系および動物細胞系において、実用を踏まえた電気化学的レポーターセンシングシステムを構築する。本研究では、3次元微細化工技術(単結晶シリコンの異方性エッチングなど)とソフトリソグラフィー(ポリジメチルシロキサンにより〜100μm幅のマイクロ流路を作製)の融合により、プラスミドアレイ、細胞アレイ、電極アレイを積層した積層型マイクロ培養デバイスを作製し、一連の遺伝子工学操作をオンチップで行うことを試みた。
1.大腸菌におけるレポーター遺伝子発現の電気化学的測定(オンチップ・トランスフォーメーション):形質転換に伴うβGALの発現量と増殖能の定量的評価、代謝活性と発現活性の同時計測システムの開発を行った。
2.動物細胞におけるレポーター遺伝子発現の電気化学的測定(オンチップ・トランスフェクション):分泌性アルカリホスファターゼ(SEAP)をレポーターとし、レポーター酵素を細胞外へ分泌させることにより、単一細胞レベルでのSEAP検出を検討した。単一細胞計測は未だ実現していないが、NF-kBなど細胞内シグナル伝達系応答性の細胞チップの作製に成功した。トランスフェクションの条件を詳細に検討し、遺伝子導入効率向上のための知見を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Electrochemical mutagen screening with microbial chip (2006)
  • 著者名/発表者名: N.Matsui et al.
  • 雑誌名: Biosens.Bioelectron 21 ページ: 1202-1209
• [雑誌論文] Oxygen permeability for surface-modified poly(dimethylsiloxane) characterized by scanning electrochemical microscopy (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Shiku, et al.
  • 雑誌名: Chemistry Letters, 2006・2 ページ: 234-235
• [雑誌論文] Electrochemical Microsensors Using Living Cells (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Matsue et al.
  • 雑誌名: Electrochemistry 74・2 ページ: 107-113
• [雑誌論文] On Chip Transformation of Bacteria (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Nagamine et al.
  • 雑誌名: Anal.Chem. 77 ページ: 4278-4281
• [雑誌論文] Real-time monitoring of reactive oxygen species production during differentiation of human monocytic cell lines (THP-1) (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Kasai et al.
  • 雑誌名: Anal Chim.Acta, 549 ページ: 14-19