高度生殖医療技術の標準化を実現する半導体チップ型自動細胞診断システムの開発

开发基于半导体芯片的自动细胞诊断系统，实现先进生殖医学技术的标准化

基本信息

批准号：
22H03970
负责人：
阿部宏之
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Yamagata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

精度の高い細胞呼吸測定法は、細胞の代謝機能解析や品質評価、ミトコンドリアに関連した疾患の診断に有効な技術となる。本研究では、(1)電気化学計測、(2)半導体チップ、(3)高精度ミトコンドリア機能解析をキーテクノロジーとする医療対応型完全自動細胞品質診断システムの開発を目的とする。本年度（2022年度）は、自動呼吸測定に対応した半導体チップ型呼吸測定デバイスと、動物由来成分を含まず高感度呼吸測定に影響を与えない医療対応型呼吸測定液を開発するために、以下の実験を行った。（1）半導体チップ型細胞呼吸測定システムの開発：単一の卵子及び受精卵の酸素消費量を安定的・高感度で測定できるチップ型呼吸測定デバイスを設計・試作した。具体的には、従来の多検体呼吸測定プレートをベースに、複数試料の同時測定を可能とする電極埋込型測定デバイスの雛形を製作した。また、電気化学計測は測定液の影響を受けることから、作用電極を汚染せず、超微弱（pAレベル）電流の検出にも影響しない計測液を開発するために受精卵培養用培地の組成を検討した結果、安定した呼吸計測が可能である候補培地を特定できた。（2）高精度ミトコンドリア呼吸機能解析技術の開発：単一細胞由来の極微量試料を用いた高精度ミトコンドリア呼吸機能解析技術を開発するために、卵子及び培養細胞におけるミトコンドリア膜電位と活性型ミトコンドリアの分布を非侵襲的に解析した。その結果、高感度のルシフェリン・ルシフェラーゼ反応と高精度ルミノメーターを用いた単一卵子及び胚のATP含量の定量化に成功するとともに、酵素複合体チトクロームc酸化酵素(COX)のmRNAを1細胞単位で定量できる解析システムを構築することができた。

高度准确的细胞呼吸测量是用于细胞代谢功能分析，质量评估以及与线粒体相关疾病的诊断的有效技术。这项研究旨在通过（1）电化学测量，（2）半导体芯片和（3）高精度线粒体功能分析作为关键技术，开发完全自动化的医学兼容细胞质量诊断系统。今年（2022），我们进行了以下实验，以开发半导体芯片型呼吸测量设备，该设备支持自动呼吸测量和不包含动物衍生的组件并且不影响高度敏感的呼吸测量的医学兼容呼吸测量解决方案。（1）开发半导体芯片型细胞呼吸测量系统：我们设计和生产了一种芯片型呼吸测量装置，该装置可以测量单个鸡蛋的氧气消耗和具有稳定和敏感性的受精卵。具体而言，基于常规的多分析物呼吸测量板，该模板是一个允许同时测量多个样品的电极插入测量装置的模板。此外，由于电化学测量受测量解决方案的影响，我们研究了受精卵培养基的组成，以开发不污染工作电极的测量溶液，并且不影响检测超光线（PA）电流的检测，因此，我们能够确定候选媒体可以提供稳定的练习术。（2）使用源自单个细胞的超前呼吸功能分析技术的高精度线粒体呼吸功能分析技术：开发高精度的线粒体呼吸功能分析技术，我们分析了线粒体膜膜电位的分布和非侵入性细胞中的线粒体膜电位和活性线粒体的分布。结果，我们能够使用高度敏感的荧光素荧光素 - 荧光素酶反应和高精度发光仪成功量化单卵和胚胎的ATP含量，并且我们能够构建一个可以量化一个细胞单元中酶复合物细胞色素c氧化酶（COX）的分析系统。