光ピンセットを利用した浮遊ES細胞の単一細胞計測による分化誘導ダイナミクスの解明

使用光镊对浮动 ES 细胞进行单细胞测量来阐明分化诱导动力学

基本信息

批准号：
17034048
负责人：
岸田昌浩
金额：
$ 2.88万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題は光ピンセットを用いて細胞を浮遊させ,そのまま培養および分析を行う新しい計測手法の構築,ならびに本手法を用いた細胞特性の解明を目的とした。1.浮遊単一細胞計測システムの構築およびES細胞のダイナミクス観察浮遊単一細胞計測のために新規システムを独自に構築した。具体的には,顕微鏡とレーザーを組み合わせて光ピンセットを作製した。また顕微鏡上で細胞培養でき,かつ培地交換ができるよう設計したフローセルを作製した。長期間観察のためにCCDカメラを取り付けパソコンで画像を解析した。本システムを用いて光ピンセットで捕捉した未分化ES細胞を調べた。その結果,細胞は培養皿上で示す様子と同様に,浮遊した状態でも仮足を出し入れしてダイナミックな形態変化を示すことが分かった。さらに約12時間後,細胞が分裂する様子が観察され,光ピンセットによる捕捉状態でも細胞が生存可能であることが分かった。2.単一細胞計測によるES細胞の動的形態変化と細胞機能の関関係の解明 ES細胞の動的な形態変化を詳細に調べた結果,形態変化の程度が大きい細胞ほど機能が高いことを初めて見出した。特に,培養初期段階の動的形態変化が大きいものは寿命が長いことが明らかとなった。細胞懸濁液からランダムに40個サンプリングしそれぞれ1分間ずつ顕微鏡で観察して形態変化の大小を調べ,懸濁液中の形態変化の大きい細胞の割合αを求めた。次に細胞を培養して72時間後の細胞数を計数し細胞増加率R_<0→72>を調べた。同様の操作を多数のサンプルで繰返してαとR_<0→72>の関係を調べた。その結果αとR_<0→72>は比例関係にあることが分かった。さらに詳細に解析すると,形態変化の大きい細胞は増殖するが形態変化の小さい細胞は死滅する傾向にあることが分かった。これは染色剤による前処理を必要とせず,1分間観察するだけでその後の細胞の寿命を予測することができることを意味する。3.表面修飾粒子の合成本システムにおいて2本の光ピンセットをそれぞれ独立に操作することによって、外的物質との接着が細胞の成長や分化に及ぼす効果を調べることができる。本研究では物理的および化学的相互作用が細胞に及ぼす影響を調べる目的として,形状が複雑なシリカ構造体および生体分子で被覆したシリカ粒子を化学的に合成した。

本研究项目的目的是构建一种新的测量方法，使用光镊将细胞悬浮，然后直接培养和分析，并利用该方法阐明细胞特征。 1.漂浮单细胞测量系统的构建及ES细胞动态观察我们自主构建了一套新的漂浮单细胞测量系统。具体来说，我们通过结合显微镜和激光创建了光镊。我们还创建了一种流动池，旨在允许在显微镜下进行细胞培养和培养基交换。为了进行长期观察，安装了 CCD 摄像机并使用计算机分析图像。使用该系统，我们检查了用光镊捕获的未分化 ES 细胞。结果表明，即使在悬浮状态下，细胞也会通过放入和取出伪足来表现出动态形态变化，类似于培养皿上显示的行为。大约12小时后，观察到细胞分裂，表明即使用光镊捕获它们也能存活。 2.通过单细胞测量阐明ES细胞的动态形态变化与细胞功能之间的关系通过对ES细胞的动态形态变化的详细研究，我们发现形态变化越大的细胞具有越高的功能。首次。尤其是培养初期动态形态变化大的，寿命较长。从细胞悬液中随机取样40个细胞，每个在显微镜下观察1分钟，确定形态变化的大小，并确定悬液中形态变化较大的细胞所占的比例α。接下来，培养细胞，72小时后计数细胞数，检查细胞增殖率R_<0→72>。对许多样品重复类似的操作以检查α和R_<0→72>之间的关系。结果发现α和R_<0→72>呈比例关系。更详细的分析表明，形态变化较大的细胞倾向于增殖，而形态变化较小的细胞倾向于死亡。这意味着只需观察1分钟即可预测细胞随后的寿命，无需使用染色剂进行预处理。 3.表面修饰颗粒的合成通过在该系统中独立操作两个光镊，可以检查与外部物质的粘附对细胞生长和分化的影响。在这项研究中，我们化学合成了具有复杂形状的二氧化硅结构和涂覆有生物分子的二氧化硅颗粒，以研究物理和化学相互作用对细胞的影响。