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2017 年度 実績報告書

機能分子を導入する細胞マイクロアレイ技術の創成

研究課題

研究課題/領域番号 17H03472
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

藤田 聡史  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 副ラボ長 (00392655)

研究分担者 境 慎司  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (20359938)
戸井田 力  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (40611554)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード細胞マイクロアレイ / デリバリー / タンパク質 / ゲノム編集 / ヒドロゲル
研究実績の概要

本研究では、核酸・酵素・タンパク質・低分子化合物など、様々な特性を持つ機能分子をガラススライドや細胞培養用ポリスチレンディッシュ等の表面上に固相アレイ化し、これらの機能分子を固相表面から細胞に導入する高密度、高精度、世界初の「機能分子を導入細胞マイクロアレイ技術の創成」を目的として研究を進めた。
これらの機能分子は様々な電荷をもつため、ガラス基板またはポリスチレン基板上に安定的に固着化し、細胞が来た際にリリースできるようにコントロールする必要がある。そのため、機能分子と3種類のポリイオン高分子との複合体を形成し、その性能を評価した。その結果、核酸およびタンパク質において、カチオン性デンドロン系ポリマーまたはカチオン性リン脂質によって複合体を形成した場合、細胞への導入効率が高いことが分かった。また、基板側を酸素プラズマによるイオン化をする事でアレイ局所からの導入効率が向上する事が示された。タンパク質または核酸とポリイオンの最適混合比は異なっており、タンパク質はその表面電荷により混合比が異なる事が示された。タンパク質の場合、細胞への導入効率はポリイオンの総電荷が負電荷でも高効率に導入されるケースがあり、必ずしも複合体の電荷が重要ではないことが示された。一方、複合体のサイズは効率に大きく影響する事も示された。
浮遊細胞用の細胞マイクロアレイの作製例はなく、本研究開発において、本アレイチップについても開発をすすめた。細胞適合性アルギン酸ヒドロゲルによって細胞を包埋し、これをガラス基板上にアレイ化するため、基板側にアルギン酸修飾を行う条件を検討した。XPSによる測定を行った結果、ガラス基板上にアルギン酸が修飾されている事が確認され、ヒドロゲルを強固に基板側と結合させることが可能となった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

機能分子を導入する細胞マイクロアレイ技術の開発を行っており、タンパク質、酵素、核酸の導入技術は順調に開発が進んでいる。また、浮遊細胞技術への導入についても順調に進んでいる。一方で、特許化が完了しているものの論文化が遅れている。

今後の研究の推進方策

良好な結果が示されつつあり、特許化が完了しているが論文化が遅れているため、本年度は成果の発表に重点を置きたい。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2018 2017

すべて 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 5件) 産業財産権 (1件)

  • [学会発表] 細胞を操作検出する技術の応用展開2018

    • 著者名/発表者名
      藤田聡史
    • 学会等名
      平成29年度第4回「メディショナルナノテク研究会」
    • 招待講演
  • [学会発表] 低分子を徐放する中空糸配列型細胞マイクロアレイ2018

    • 著者名/発表者名
      藤田聡史
    • 学会等名
      第17回 LS-BT合同研究発表会
  • [学会発表] ヒドロゲルドームを配列した浮遊細胞アレイの開発2018

    • 著者名/発表者名
      藤原央之、境慎司、戸井田力、中畑雅樹、田谷正仁、藤田聡史
    • 学会等名
      化学工学会第83年会
  • [学会発表] 低分子化合物を徐放する細胞マイクロアレイの構築2017

    • 著者名/発表者名
      藤田聡史、長崎玲子、生田健次郎、原雄介
    • 学会等名
      第24回HAB研究機構学術年会
  • [学会発表] Organs on a chip研究の世界最新動向2017

    • 著者名/発表者名
      藤田聡史
    • 学会等名
      第69回日本生物工学会大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 固相界面より機能分子を細胞に導入する技術とその応用2017

    • 著者名/発表者名
      藤田聡史
    • 学会等名
      CBI学会2017年大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Intracellular Delivery of Functional Molecules on Cell Microarrays.2017

    • 著者名/発表者名
      Fujita, S.
    • 学会等名
      YABEC 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Efficient Intracellular Delivery of the Functional Molecules on Cell Microarray2017

    • 著者名/発表者名
      Fujita, S.
    • 学会等名
      IGER International Symposium on Cell Surface Structures and Functions 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ヒドロゲルを用いた浮遊細胞マイクロアレイ技術の開発2017

    • 著者名/発表者名
      藤原央之、戸井田力、境慎司、田谷正仁、藤田聡史
    • 学会等名
      第69回日本生物工学会大会
  • [産業財産権] 固体支持体からタンパク質を細胞に送達する方法 およびそのためのアレイ2017

    • 発明者名
      藤田聡史、加藤義雄
    • 権利者名
      産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2017-096500

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公開日: 2022-12-28  

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