| 研究課題/領域番号 |
20K05294
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
茂木 克雄 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 (20610950)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | エクソソーム / イオン濃度分極 / イオン枯渇領域 / イオン交換膜 / マイクロ流体デバイス / exosome / ion depletion zone / microfluidic device |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、エクソソームが骨格筋に疾患因子を伝達する動的な現象を捉え、がん悪液質発症メカニズムを解明しようとしている。
本年度は、昨年度に引き続き骨格筋周辺環境を生体外で観察するための可視化システムの開発を進めた。このシステムには、筋細胞と血管内皮細胞を共培養する機能とともに、その経時変化を計測できる機能が必要であった。本研究ではこの機能を実現する方法として、マイクロ流体デバイスによる微小液滴の操作技術を考案した。この液滴操作技術には、誘電体の特性を利用したＥｌｅｃｔｒｏＷｅｔｔｉｎｇ Ｏｎ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ（ＥＷＯＤ）と呼ばれる作用を用いた。ＥＷＯＤとは、「絶縁膜でコーティングされた電極基板に電圧を印加すると絶縁膜表面の濡れ性が変わる」という作用で、これにより撥水性の絶縁膜上で微小液滴の形状を変えたり移動させたりすることができる。そのため、ＥＷＯＤの液滴操作技術を用いて、培地や試薬類をマイクロスケールで精緻に搬送できる。この操作技術により、培養条件の異なる細胞を隣接させて培養したり、細胞に対する様々な物質の毒性評価をしたりすることができる。
本年度は、他機関との共同研究により、ロボット技術をＥＷＯＤ用基板に統合した自動化システムを構築した。さらに、このシステムの試作機を用いて、細胞培養に向けた試薬操作の予備実験を進めた。一方で、培養細胞から分泌されるエクソソームの濃縮精製に用いるイオン濃度分極の技術については、所属機関内の共同研究により数理解析を進めた。
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| 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
当該年度は、外部機関との連携を強化することで、コロナ禍で想定される計画の遅延を防いだ。
実験系研究にとって致命的な実験環境の運用経費の削減と出勤時間の削減が義務付けられたため、年度当初は長期的な評価が必要な細胞培養実験について大幅な遅れが想定された。これに対し、ウェット実験については、京都薬科大学の研究者に協力をいただき、開発面では一関工業高等専門学校の研究者および企業2社に協力いただいたことで、年度当初に想定していた大幅な遅れは無くなった。また、エクソソームの濃縮精製に用いるイオン濃度分極に関しても、マイクロ流体の数理解析のための所内連携を強化した。成果については、発表と交流の機会が制限されていたことから、外部への情報発信を控え、成果の知財化を進めた。一部の研究は遅れが生じているが、おおむね当初の計画通りに進めていることから、進捗状況についてはおおむね順調に進展していると結論付けた。
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| 今後の研究の推進方策 |
ロボット技術とＥＷＯＤの技術を組み合わせた生体内の可視化システムを完成させて、細胞組織の培養実験と、細胞組織への毒物暴露実験を随時行っていく。細胞表面近傍で起こるサブミクロンスケールの現象については、蛍光染色による可視化実験と共に、交流電界を用いた電気計測を進めていくことでエクソソームの作用を解析していく。各実験については、随時、開放施設の利用や連携先機関の設備を活用していくことで、環境面での課題が発生した場合でも柔軟に対応し、研究を当初の予定通り遂行していく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
COVID-19の蔓延、いわゆる新型コロナ禍により、やむを得ず中止になった外部施設での実験や、打ち合わせ、国際会議の講演を次年度以降に再計画しており、それに伴う諸費用として次年度の使用額が生じた。使用計画として、昨年度中に実施できなかった実験にかかる消耗品、材料費、施設利用料として使用する。また、次年度に延期となった打ち合わせや学会参加のための主張費用や、 関連研究資料の購入、論文投稿料・英文校閲費、等に使用する。
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