| 研究課題/領域番号 |
26286032
|
|---|
| 研究機関 | 千葉大学 |
|---|
研究代表者 |
関 実 千葉大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80206622)
|
|---|
| 研究分担者 |
山田 真澄 千葉大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30546784)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| キーワード | 細胞分離 / マイクロ・ナノデバイス / マイクロ流体工学 / 微細加工 |
|---|
| 研究実績の概要 |
（1）前年度までに開発した格子状流路構造を用いた細胞分離システムについて，そのさらなる改良と応用を行った。特に，流路構造の形状パラメーターの影響を評価しつつ，マイクロPIVシステムを用いて流れの計測を行うことで，その分離機構の解明を行ったほか，具体的な応用として，希釈血球からの単球のワンステップ分離を実証することができた。特に格子状の流路構造を最大30ユニット程度並列することで，毎分数ミリリットルという比較的高い処理量を達成することができた。
（2）段階的に深さの異なるマイクロ流路構造を利用した微粒子・細胞の分離について，新たな原理の創出とその分離機構の解明を行ったところ，深さの均一な格子状流路とは異なる分離メカニズムが存在することが明らかとなった。加えて，通常のHDF流路構造を単純化し並列化した流路構造を設計し作製した。最大128ユニットを並列化した流路構造について，その設計指針を構築するとともに，希釈血液の処理において最大毎分15ミリリットルを達成することができた。
（3）マイクロ流路エルトリエータ―システムを用いた比重差分離技術については，特に血液中の小胞の分離に向けた基礎検討として，直径100～500ナノメートルの粒子分級のための流路の設計と作製を行い，その応用可能性を実証することができた。
(4)細胞のキャリア液交換による細胞処理システムについても，その有用性を実証する研究結果が得られ始めている。
最終年度は，特に複数の原理に基づく分離法を直列に接続したマルチパラメーター手法の確立と，がん細胞をターゲットとした応用展開を中心に，研究開発を継続する予定である。
|
| 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
流路構造の並列化・格子状流路構造の開発によって，最大毎分15ミリリットルという当初目的としていた処理量を達成し，また単球のワンステップ純化を行うことで，医療分野における応用可能性を実証することができた。さらに，マイクロ流体エルトリエータ―システムや細胞処理システムについても，当初の期待以上の成果を上げることができた。循環がん細胞の分離およびマルチパラメーター分離については，現在もその基礎的なコンセプトを実証中であるため，全体としては（２）であるとした。
|
| 今後の研究の推進方策 |
これまでに引き続き，高機能な細胞分離装置の開発を行うほか，分離装置の実用性を示すための種々の医療応用を目指す。細胞分離装置としては，特に循環がん細胞の選抜をターゲットとして，マルチパラメーター（サイズに加え，変形能・表面マーカーなど）に基づいた分離手法の開発を引き続き行い，それらのシステムにおいても，毎分10ミリリットル程度の処理量が達成できるかどうかについて検討を行う予定である。
また，これまでに開発した格子状流路構造についても，その分離メカニズムのさらなる解明と，分離対象の性質に応じたユニバーサルな流路設計指針に関する知見を得たい。さらに，実際のバイオ・医療応用を目指した展開を行う予定である。可能であれば幹細胞と幹細胞から分化させた特定の細胞について，我々の提案する分離手法が有効であるか評価を行うほか，血小板や白血球の選択的除去が不可欠である，水中手術やアフェレーシス（血球除去療法）等の実医療への応用を目指す。これらの手法については，特にペリスタポンプ等の開放系送液システムの適用可能性を検討する。
加えて，特に血液中の微小粒子（エクソソーム等）への展開を行うためにも，水力学的濾過手法の，直径数10～数100ナノメートル程度の微粒子選抜への応用可能性を検討するための実験を行う。また，細胞染色・細胞シグナル解析への応用として，キャリア液交換による多段階化学処理システムの開発を継続するほか，組織工学や細胞アセンブリにおける有用性を示すためにも，分離された細胞の詳細な機能評価を行う予定である。以上の検討を通して，マイクロフルイディクスを用いた細胞分離システムが，医学・生物学的応用において有用な革新的ツールとなりうることを実証したい。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
次年度使用額が生じたのは，格子流路実験の結果が複雑で，その解析と再現性の検証等に時間が掛り，マンパワーの関係で新規流路作製の回数が想定ほど増やすことができなかったこと，前年からの繰り越し分があったことも関係し，結果として高額なフォトマスクの作製の費用が抑えられたこと等が挙げられる。
|
| 次年度使用額の使用計画 |
次年度は最終年度でもあり，実験担当の学生を増やして，研究を加速させることを考えており，繰り越し金も含めて，ほぼ当初計画通りに使用する予定である。
|
