2020 年度研究成果報告書

DNAを利用した一細胞代謝解析のための酵素固定化電極の開発と心筋細胞評価への応用

研究課題

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研究課題/領域番号	17K05917
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	分析化学
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	平野悠国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (70415735)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード	電気化学 / 細胞 / 酵素 / マイクロ電極
研究成果の概要	生命の維持には外部から取り入れた有機物などを利用して、必要なエネルギーなどを生産する必要があり、この反応は、代謝経路と呼ばれる複雑な化学反応により構成されている。細胞の代謝は細胞状態を評価する指標であるため、薬剤開発では代謝活性への影響評価が不可欠となっている。本研究では、細胞と同程度の大きさを有する針状マイクロ電極の表面に酵素を固定化し、細胞近傍の代謝物濃度をリアルタイムで観察する技術を開発の開発を進めた。さらに、細胞にダメージを与えることなく、その状態を評価できる走査型電気化学顕微鏡(SECM)と組み合わせて、標的となる細胞を選択してグルコース消費などを評価することが可能となった。
自由記述の分野	生物電気化学
研究成果の学術的意義や社会的意義	培養した細胞を利用すると薬剤の効果などを評価することができるが、細胞単位で細胞が消費や生産したりする生体分子を定量することは難しかった。本研究では、細胞の薬剤添加に伴う変化を連続して評価できる顕微鏡システムを開発した。特に、細胞サイズの小さな電極に酵素などを固定化することで、細胞が消費するグルコースなどの定量が可能となった。開発したシステムを利用して、心筋細胞などに対する薬剤効果の評価に応用した。本研究の成果は、将来的には医薬品開発や基礎研究に役立つことが期待できる。