| 研究課題/領域番号 |
21H01783
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究機関 | 信州大学 |
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研究代表者 |
秋山 佳丈 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (80585878)
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| 研究分担者 |
保地 眞一 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (10283243)
諫田 泰成 国立医薬品食品衛生研究所, 薬理部, 部長 (70510387)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | 凍結保存 / 急速解凍 / レーザ加熱 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，従来のように凍結保護剤により化学的もしくは生物学的に細胞内外の水をガラス化するのではなく，物理的アプローチにより凍結および解凍の速度を究極的に高めることで、様々な細胞に対応可能な凍結保護剤フリーの次世代凍結保存技術を創出することを目指している．この新しい凍結保存技術の確立に向けて，本年度は以下の項目に取り組んだ．
1．液滴単独落下による超瞬間解凍：現状では，液体窒素冷却した凍結基板上に，細胞を含むインクジェット液滴を堆積させることで超瞬間凍結している．そして，解凍時は，凍結基板ごと温浴して解凍している．しかし，この手法では，液体窒素温度に冷却された凍結基板も一緒に温浴されるため，解凍速度を低下させる原因となる．そこで，既に開発済みだった自動解凍装置を，高速度カメラによる観察に基づき改良した．そして，衝撃により液滴のみを凍結基板から落下させて温浴解凍する技術を確立した．
2．凍結速度のさらなる向上：現状では，一般的な細胞のガラス化に必要な最低限の冷却速度は達成していると思われるが，耐凍性の低い幹細胞等では生存率が低いことから，さらなる冷却速度の向上が望まれる．そのため，吐出条件を検討し，現在の40 pLから20 pLへと半分程度にすることに成功した．一方で，液滴サイズの微小化したにもかかわらず，細胞の生存率が低下した．現在，原因を究明中である．
3．レーザ加熱による超瞬間解凍：大型の細胞の凍結保存技術確立に向けて，試料を直接加熱可能なレーザ解凍技術を確立する．本年度は，解凍に必要なエネルギーなら，出力等レーザの仕様や照射条件を決定すると共に，レーザ照射系の検討を行い，システム概要を決定した．
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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
実施３項目のうち，「液滴単独落下による超瞬間解凍」，「凍結速度のさらなる向上について」については予定通り進んだ．さらに，最後の「レーザ加熱による超瞬間解凍」についても，有限要素モデルに基づく解析には至らなかったが，解凍に必要なエネルギーに基づく概算から，レーザ仕様を決定しシステム概要を決定することが出来た．
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| 今後の研究の推進方策 |
令和４年度は，当初の予定通り，超瞬間解凍のためのレーザ解凍装置の構築および幹細胞や生殖細胞への応用について研究をすすめる．一方，令和３年度において，液滴サイズの微小化したにもかかわらず，細胞の生存率が低下した．そのため，実験やシミュレーションによりその原因究明する．
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