細胞老化評価のための長期ナノ動態計測システムの創出

创建用于评估细胞老化的长期纳米动力学测量系统

基本信息

批准号：
22K14703
负责人：
井田大貴
金额：
$ 3万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

光学顕微鏡は、低侵襲かつ培養環境下での計測が可能なこともあり、数時間～数日レベルの細胞の長期的な変化を追跡できる。一方で、一般的な光学顕微鏡音は光の回折限界によって空間分解能の下限がおよそ200 nm程度に制限されており、細胞膜表面で生じるナノメートルスケールの変化の追跡には適していない。しかし、それら形態変化は細胞機能に極めて重要であり、エンドサイトーシス系や細胞遊走などに密接に関与している。そこで、様々な細胞観察技術が開発されてきたが、侵襲性の高さなどが大きな課題の一つとなり、一細胞のナノ動態を長期的に観察する事は難しかった。本研究は、細胞表面形状を非侵襲で可視化できる走査型イオンコンダクタンス顕微鏡を用いた長期計測を実現し、細胞老化などの数日スパンに起因する膜動態の変化をナノスケールで評価することを目標としている。本年度では、研究機関の異動に伴い自作の走査型イオンコンダクタンス顕微鏡の分解・輸送があったものの、細胞計測系および安定してナノスケール形状測定が可能な装置系を再構築できた。また、ナノスケールの開口径を持つガラスピペットを用いて、細胞内から細胞質を回収・評価する技術についても進展があり、ガラスナノピペット表面への修飾や、再現性高く流量制御可能なナノピペットの作製条件の探索などで一定の成果を得られた。機器開発も進行中であり、今後は熱膨張などに由来するイメージの歪みを徹底的に対処しつつ、実際のサンプルの長期計測に踏み込みたい。

光学显微镜是微创的，可以在培养环境中进行测量，从而可以跟踪细胞在几个小时到几天内的长期变化。另一方面，由于光的衍射极限，典型光学显微镜的空间分辨率仅限于200 nm左右，这使得它们不适合跟踪细胞膜表面发生的纳米级变化。然而，这些形态变化对于细胞功能极其重要，并且与内吞系统和细胞迁移密切相关。因此，人们开发了各种细胞观察技术，但主要问题之一是它们的高侵袭性，使得难以长时间观察单个细胞的纳米动力学。据称，这项研究的目标是使用扫描离子电导显微镜实现长期测量，该显微镜可以无创地可视化细胞表面形貌，并在纳米尺度上评估细胞老化在数天内引起的膜动力学变化。那今年，虽然由于研究机构的变化，我们不得不拆卸和运输自制的扫描离子电导显微镜，但我们能够重建细胞测量系统和能够稳定测量纳米级形状的装置系统。此外，使用纳米级开口直径的玻璃移液器从细胞内部收集和评估细胞质的技术也取得了进展，通过探索制造条件也获得了一定的结果。设备开发也在进行中，未来我们希望彻底解决热膨胀等因素造成的图像失真问题，并推进对实际样品的长期测量。