前立腺がん発生時における腫瘍微小環境の模擬・解析のためのデバイス開発

开发模拟和分析前列腺癌发展过程中肿瘤微环境的装置

• 批准号: 22K20401
• 负责人: 栗生 識
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-08-31 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20401/
• 关键词: マイクロ流体デバイス; 誘電泳動; 前立腺がん; 前立腺がん細胞; 単一細胞操作; BioMEMS

がん患者の生存率向上には、早期発見が極めて重要である。がんの早期発見研究の発展には、がん発生時におけるがん微小環境の知ることが必要であるが、そのような環境を模擬するデバイスは提案されていない。そこで本研究では、本邦において罹患率1位である前立腺がんを対象とし、その発生時を模擬・培養するためのデバイス開発を行っている。がん発生時を模擬するため、正常細胞の中に一つの前立腺がん細胞を配置する。そのような細胞の培養系を構築するため、がん細胞を単一細胞レベルで配置する。細胞を操作するための技術として、誘電泳動を応用する。2022年度はまず、細胞を効率的に配列するための、誘電泳動に必要な交流電圧と周波数の条件探索を行なった。最終的には電圧5V・周波数3.5MHzの条件で細胞を効率的に捕捉することができた。次に単一細胞をトラップするための基板作製にとり組んだ。マイクロサイズの構造物を作るため、フォトリソグラフィ法を習得した。誘電泳動用の櫛形電極上に、細胞と同程度の直径(直径：10 μm)を有するwellを配列させた基板を作成し、マイクロ流路と組み合わせたデバイスを作製した。作製したデバイスを用いて細胞の捕捉実験を行なった。細胞懸濁液を1 μL/minで送液し、予備実験で得られた条件で誘電泳動を行うことで、細胞をwell上へ配列させることに成功した。一方で、多数の細胞がwell以外の流路部分に非特異的に付着する問題にぶつかった。最終的に細胞懸濁液にウシ血清アルブミンを1~2%混ぜることで、この問題は解消された。

早期检测对于提高癌症患者的生存率极其重要。癌症早期检测研究的发展需要了解癌症发展时的癌症微环境，但目前还没有提出模拟这种环境的设备。因此，在这项研究中，我们正在开发一种设备来模拟和培养日本发病率最高的前列腺癌的发生。为了模拟癌症的发展，将单个前列腺癌细胞置于正常细胞中。为了构建此类细胞的培养系统，将癌细胞在单细胞水平上排列。我们应用介电泳作为操纵细胞的技术。 2022年，我们首先寻找介电泳有效排列细胞所需的交流电压和频率条件。最终，我们能够在电压5V、频率3.5MHz的条件下高效捕获细胞。接下来，我们致力于创建用于捕获单细胞的基质。我学习了光刻法来创建微型结构。我们制作了在梳状电极上排列了与细胞直径相似的孔（直径：10μm）的基板，用于介电泳，并将其与微通道组合以制作装置。使用所制造的装置进行细胞捕获实验。通过以1μL/min泵送细胞悬液并在初步实验中获得的条件下进行介电泳，我们成功地将细胞排列在孔上。另一方面，我们遇到了大量细胞非特异性粘附于孔以外的通道的问题。最终通过在细胞悬液中添加1-2%牛血清白蛋白解决了这个问题。