Electrochemical imaging that contributes to cell lineage determination

有助于细胞谱系测定的电化学成像

基本信息

批准号：
21H01957
负责人：
珠玖仁
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

１）ヒト間葉系幹細胞hMSCを骨細胞および軟骨細胞への分化誘導する培養条件で、SICM測定を実施し、高さ情報や細胞表面の粗さにより分化状態の定量的解析に成功した。骨細胞および軟骨細胞への分化過程を分子マーカー（アルカリホスファターゼおよびアルシアンブルー染色）により評価した。骨分化過程のSICMの結果をもとに、細胞高さの分布（ヒストグラム）や細胞の形態により分化状態を評価した。hMSCのうち増殖速度活性の高い細胞集団　(REC, 高純度ヒト間葉系幹細胞)　の骨分化過程で培養1, 2日目の初期過程で、骨分化培地の細胞高さが未分化維持細胞と較べて有意に低い結果が得られた。このようにSICMでは細胞高さという形状特徴から培養養初期段階での分化能評価が可能となる利点が示された。一方培養中期以降 (5, 8, 14日目) において、RECと通常のhMSCともに、骨分化培地で培養した細胞の高さが未分化維持培地で培養した場合に比べてて有意に低い結果が得られた。しかし、培養中期以降の細胞高さの差は、未分化維持培養細胞において細胞が密になりすぎ高さが増加したため生じた可能性がある。特に培養８日目以降では、細胞高さ情報は細胞密度に影響を与えるため、SICMによる骨芽細胞分化能の評価には限界があることが分かった。本実験では固定化細胞を用いたが、今後は生細胞を対象とした測定を検討している。２）血管モデル培養系および線維芽細胞/血管内皮細胞/がん細胞共培養系における薬剤感受性試験、薬剤応答を電気化学的評価および形状情報、画像解析など複合的な評価を検討した。３）探針走査が不要な広視野電気化学イメージングデバイスや新原理に基づくイムノアッセイ系を開発した。

1）在培养条件下进行了SICM测量，其中人间充质干细胞HMSC被诱导到骨细胞和软骨细胞中，并且基于身高信息和细胞表面粗糙度，对分化状态的定量分析成功。使用分子标记（碱性磷酸酶和Alcian蓝色染色）评估了分化为骨细胞和软骨细胞的过程。根据SICM在骨分化过程中的结果，根据细胞高度分布（命中图）和细胞形态评估分化状态。在HMSC中，发现具有高生长速率活性的细胞群（REC，高纯度人间充质干细胞）在骨分化培养基中的细胞高度明显低于在培养的第1和第2天的早期阶段中未分化的维持细胞中的细胞高度。因此，SICM的优势是可以在早期的培养型培养物中评估差异化的差异化。另一方面，从培养的中部（第5、8和14天），REC和正常HMSC的细胞高度明显低于在未分化的维持培养基中培养的细胞高度。但是，由于细胞在未分化的维持培养细胞中变得过于致密，并且高度增加，因此可能发生了与培养培养的中期相关的细胞高度差异。特别是，从培养的第八天开始，细胞高度信息会影响细胞密度，因此发现使用SICM评估成骨细胞分化势存在限制。尽管在该实验中使用了固定的细胞，但我们将来将考虑在活细胞中测量它们。 2）研究了血管模型培养系统中的药物敏感性测试和药物反应的联合评估，以及成纤维细胞/血管内皮细胞/癌细胞培养系统，包括电化学评估，形状信息和图像分析。 3）我们已经开发了一种宽场电化学成像装置，该设备不需要探测扫描和基于新原理的免疫测定系统。

项目成果

期刊论文数量（96）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Topography and Permeability Analyses of Vasculature‐on‐a‐Chip Using Scanning Probe Microscopies

DOI：
10.1002/adhm.202101186
发表时间：
2021-08
期刊：
Advanced Healthcare Materials
影响因子：
10
作者：
Yuji Nashimoto;Minori Abe;Ryota Fujii;Noriko Taira;Hiroki Ida;Yasufumi Takahashi;K. Ino;J. Ramón‐Azcón;H. Shiku
通讯作者：
Yuji Nashimoto;Minori Abe;Ryota Fujii;Noriko Taira;Hiroki Ida;Yasufumi Takahashi;K. Ino;J. Ramón‐Azcón;H. Shiku

Quantification of osteogenic differentiation prediction of highly functional human mesenchymal stem cells using a scanning ion conductance microscopy

使用扫描离子电导显微镜定量预测高功能人间充质干细胞的成骨分化

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kota Nozawa;Yuji Nashimoto;Kosuke Ino;Hitoshi Shiku
通讯作者：
Hitoshi Shiku

Bipolar electrochemical microscopy - A new system for high spatio-temporal resolution bioimaging

双极电化学显微镜——高时空分辨率生物成像的新系统

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tomoki Iwama. Yuanyuan Guo;Syoma Handa;Kumi Y. Inoue;Yoshinobu Tatsuo;Fabien Sorin;Hitoshi Shiku;Tomoki Iwama
通讯作者：
Tomoki Iwama

電気化学発光イメージングによる細胞分泌活動の観察

电化学发光成像观察细胞分泌活性