2015 Fiscal Year Annual Research Report
汎用的な一細胞アレイ化・画像解析・選別回収システムの構築と応用
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15H02319
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
長棟 輝行 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20124373)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河原 正浩 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50345097)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 高密度一細胞アレイ / 固定化細胞の光回収技術 / 血中循環ガン細胞の単離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
個々の細胞を多角的に詳細解析した後に目的細胞だけを選別できる新しい技術が求められている。そこで本研究では、光応答性の細胞固定化剤であるPEG脂質誘導体を用いて一細胞アレイを作製し、顕微鏡観察の後に目的細胞のみを光照射と送液によって迅速簡便に回収することが可能な細胞チップの開発を目的とした。
今年度は、新規光分解性細胞固定化剤として、細胞吸着阻害性を有するメタクリルホスファチジルコリンを含む光分解性PEG脂質コポリマーを開発した。このコポリマーをコートした表面を用いたところ、既存の光分解性PEG脂質表面よりも細胞の非特異吸着が弱く、ポンプによる小さなせん断応力の負荷により容易に細胞の光遊離が可能であった。また、さらに簡便かつ確実な細胞選択技術の構築を目指したところ、光照射によって初めて細胞が固定化されるようになる新規光活性化PEG脂質を用いることによって、目的の細胞のみを基板に光固定化・選別できることを見出した。この時、目的外の細胞は全く基板へ非特異吸着を起こさず、ポンプを用いない穏やかな洗浄操作によって簡便に除去できた。
実用的なアプリケーションとして、新たなガンマーカーとして注目されている、血中循環ガン細胞(CTC)の単離を行った。まず、坦ガンマウスから採取した末梢血中のCTCを抗体により蛍光標識した。これを光活性化PEG脂質表面に播種し、顕微鏡による蛍光観察により検出したCTCを光固定し、基板表面を穏やかに洗浄したところ、数万以上におよぶ目的外の細胞はすべて基板上から除去され、数細胞のCTCのみが基板上に単離された。また、一細胞を精密に配置可能な多数の微小なウエルを有するチップに本分子を修飾することにより、ウエル中に配置された一細胞に対しても上記の細胞光単離が可能であった。
以上のように、新規の機能性分子を開発し、顕微鏡観察後に一細胞単位で細胞を単離可能な技術を確立した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初計画していた光分解性PEG脂質コポリマーの開発を行ったところ、既存の光分解性PEG脂質で問題となっていた細胞の基板への非特異吸着が抑制された。このポリマーを用いることによって、高密度一細胞アレイからの一細胞単位の光遊離に成功した。しかし、基板への細胞の非特異吸着はゼロとはならず、依然としてシリンジポンプを用いた精密なせん断応力の制御が必要であった。今回、より簡便で確実な細胞選択の為に、これまでとは逆に光で活性化するPEG脂質を新規に開発したところ、細胞の非特異吸着はゼロとなり、ポンプ等を用いない簡便な洗浄操作で細胞を単離することに成功した。本分子を修飾した基板上で、一細胞レベルでの選択的な細胞光固定化技術を用いて血液サンプルから血中循環ガン細胞を単離することにも成功し、産業的に多くの可能性を秘めているため、知的財産権の出願等も平成27年度中に行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
光分解性PEG脂質コポリマーを用いた高密度一細胞アレイ技術と一細胞選択的光遊離技術、光活性化PEG脂質を用いた一細胞選択的光固定化技術がほぼ完成したため、細胞工学分野への応用展開を図る。具体的には、本技術的プラットファオームを利用した、炎症性細胞の創薬ターゲット受容体であるGPCRの動態解析に基づく創薬スクリーニング系の開発を行う。その開発過程で生じる問題点をフィードバックすることにより、これらの技術的プラットフォームをさらに洗練されたものに発展させる。
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