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2022 年度 実施状況報告書

国際連携によるハイブリッドエクソソーム創製に向けたコンバージェンス研究の展開

研究課題

研究課題/領域番号 19KK0140
研究機関九州大学

研究代表者

加地 範匡  九州大学, 工学研究院, 教授 (90402479)

研究分担者 渡慶次 学  北海道大学, 工学研究院, 教授 (60311437)
真栄城 正寿  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (40744248)
研究期間 (年度) 2019-10-07 – 2024-03-31
キーワードエクソソーム / Lab on a Chip / 微細加工 / 細胞スフェロイド
研究実績の概要

本国際共同研究では、日本・オランダ・シンガポールの各研究グループが独自に有するマイクロ・ナノテクノロジー、デバイス技術、エクソソーム分離・解析、エクソソーム高機能化、単一細胞アッセイ、細胞スフェロイドアッセイの各要素技術を結集して融合することで、再生医療やがん免疫療法に応用可能な高機能ハイブリッドエクソソームの創製を目的とする。本研究期間中、世界屈指の超微細加工技術とそれを可能とする施設を有するトウェンテ大学、基礎研究から臨床研究まで包括的に研究を行う体制が整っているシンガポール国立大学に若手研究者が3ヶ月以上滞在し、超微細加工技術から細胞スフェロイドアッセイ技術までを習得することで、エクソソームの選択的捕捉・分離・解析・高機能化から単一細胞・細胞スフェロイドアッセイが可能な統合型デバイスの研究開発をおこなうことを目指した。
本研究の当初計画では、参画研究者がトウェンテ大学に長期滞在してデバイス作製技術の習得並びに作製と評価を行う予定であった。しかしながらコロナ禍のために海外渡航がなかなか叶わなかったが、ようやく今年度になってヨーロッパ各地での各種制限が緩和されてきたため、研究代表者である加地と分担者の真栄城がトウェンテ大学へ赴き、ディスカッションを行った。さらに3週間に分かって現地滞在することで、デバイス作製技術を習得するとともに、スフェロイドアッセイの基礎となるスフェロイド調製デバイス作製方法、ならびにスフェロイド調製法を習得するとともに、スフェロイドアッセイ系を用いたエクソソーム導入方法の基礎検討を現地スタッフと共同で行うことで、初期的な研究成果を得ることに成功した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

当初計画では、本年度(2022年度)で終了のプロジェクトであったが、コロナ禍のため海外渡航がなかなか叶わず、2022年冬になってようやく渡航・現地滞在ができるようになった。このため、研究期間を1年間延長することで、これまでの遅れを取り戻すとともに、現地滞在を通じて共同研究機関から様々な技術の習得を目指す。

今後の研究の推進方策

現地滞在で得た微細加工技術ならびに3Dプリンターを用いたマイクロ流路造形法を習得することで、細胞スフェロイドの調製ならびに安定的培養を行うための条件最適化を継続する。この調製したチップ上の細胞スフェロイドに、外来由来の核酸や薬物を封入したエクソソームを適用することで、細胞への遺伝子や薬物導入を試みる。共焦点顕微鏡を用いることで、細胞スフェロイドのどの部分にどのタイミングで導入されるかといった時空間情報を定量的に取得するとともに、2次元培養時と比較することでより生体内に近い環境を模倣できるアッセイ系の構築を行っていく。これらのアッセイにおいては、細胞スフェロイドの均質性(品質再現性)と、アッセイ系の再現性が重要となってくる。そこで、細胞スフェロイドの性質をより総合的に検討するため、これまでの生化学マーカーのみならず、外来からの化学的・物理的摂動に対する応答を調べる方法の検討も併せて行っていく。また、アッセイデバイス内の環境ならびに細胞スフェロイドの生育状態を反映すると思われる排出されてくる溶液を、質量分析計等を用いて詳細に調べることで、信頼性の高い細胞スフェロイドアッセイ系を構築する。

次年度使用額が生じた理由

2019年度から始まった当該プロジェクトであるが、新型コロナ感染症の影響のため、今年度まで渡航が叶わなかったことから、研究期間の延長と研究費の繰越を行うこととした。今年度こそは、トウェンテ大学ならびにシンガポール国立大学への渡航・セミナー開催・ディスカッションを行うとともに、現地滞在して微細加工技術ならびに細胞アッセイ技術を習得し、統合型細胞スフェロイドアッセイデバイスの完成を目指す。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Zagazig university(エジプト)

    • 国名
      エジプト
    • 外国機関名
      Zagazig university
  • [雑誌論文] High ‐ throughput spectrofluorimetric approach for one-step, sensitive, and green assays of alfuzosin hydrochloride using a 96-well microplate reader: Application to tablet formulations and human urine2022

    • 著者名/発表者名
      Metias Youstina M.、Hosny Mervat M.、Ayad Magda M.、Kaji Noritada
    • 雑誌名

      Talanta Open

      巻: 6 ページ: 100139~100139

    • DOI

      10.1016/j.talo.2022.100139

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Enzyme kinetics in confined geometries at the single enzyme level2022

    • 著者名/発表者名
      Murahara Hisashi、Kaji Noritada、Tokeshi Manabu、Baba Yoshinobu
    • 雑誌名

      The Analyst

      巻: 147 ページ: 1375~1384

    • DOI

      10.1039/d1an02024b

  • [学会発表] High-throughput and label-free cancer stem-like cell assay at a single cell level by microfluidic devices2022

    • 著者名/発表者名
      N. Kaji
    • 学会等名
      The 13th Japan-China-Korea Joint Conference on MEMS/NEMS
    • 国際学会
  • [学会発表] Lab on a chipからlife on a chipへ~分子診断から細胞診断まで~2022

    • 著者名/発表者名
      加地範匡
    • 学会等名
      第70回分子システム科学センター(CMS)セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] マイクロ流体デバイスによる単一細胞解析法の開発とクロマトグラフィーへの展開2022

    • 著者名/発表者名
      加地範匡
    • 学会等名
      第29回 クロマトグラフィーシンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] PEG 化PDMS を用いたポアセンサ保管と単一細菌計測への応用2022

    • 著者名/発表者名
      嶋田泰佑、藤野慶子、安井隆雄、加地範匡、馬場嘉信
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第46回研究会(CHEMINAS46)
  • [学会発表] スポンジモノリスカラムによる細胞の機械的特性に基づいた分離法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      辻健吾、久保拓也、大塚浩二、加地範匡
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第46回研究会(CHEMINAS46)
  • [学会発表] PDMS 多孔質膜を用いた腸管モデルの構築2022

    • 著者名/発表者名
      一番ヶ瀬史奈、山川暢太、加地範匡
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第46回研究会(CHEMINAS46)
  • [学会発表] 単一細胞分析のためのPDMS ステンシルデバイスの開発2022

    • 著者名/発表者名
      岡圭吾、大塚洋一、加地範匡
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第46回研究会(CHEMINAS46)
  • [学会発表] 絨毛構造を模倣したマイクロ腸管モデルの作製とその評価2022

    • 著者名/発表者名
      山川暢太、一番ヶ瀬史奈、加地範匡
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第46回研究会(CHEMINAS46)
  • [学会発表] 電流センシングによる単一マイクロプラスチックのサイズ分析2022

    • 著者名/発表者名
      岸本祐汰、三浦夏琳、加地範匡
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第46回研究会(CHEMINAS46)
  • [学会発表] PEGDA ハイドロゲルを用いたイムノウォールチップの開発2022

    • 著者名/発表者名
      奥野将真、野見山拓真、番野雄斗、加地範匡
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第46回研究会(CHEMINAS46)
  • [学会発表] GelMA ハイドロゲルを用いた免疫評価マイクロ流体デバイスの開発2022

    • 著者名/発表者名
      番野雄斗、野見山拓真、奥野将真、加地範匡
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第46回研究会(CHEMINAS46)
  • [学会発表] イムノウォールチップを用いたインターロイキン評価系の構築2022

    • 著者名/発表者名
      野見山拓真、奥野将真、番野雄斗、加地範匡
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第46回研究会(CHEMINAS46)
  • [学会発表] マイクロ流体デバイスによる単一マイクロプラスチック分析手法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      岸本祐汰、三浦夏琳、加地範匡
    • 学会等名
      九州分析化学若手の会 第35回若手研究講演会および第40回夏季セミナー
  • [備考] 加地研究室ホームページ

    • URL

      https://sites.google.com/view/kaji-research-group/home

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公開日: 2023-12-25  

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