マイクロ流体回路を用いたセルソーティングシステムの開発と再生医療への応用

利用微流控电路开发细胞分选系统及其在再生医学中的应用

基本信息

批准号：
06J01486
负责人：
山田真澄
金额：
$ 4.61万
依托单位：
Tokyo Women's Medical University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は,昨年度までの細胞分離装置のさらなる応用(口腔粘膜上皮細胞,角膜輪部上皮細胞などのソーティング)に加え,ミリ秒程度の非常に短い時間,薬理活性をもつ試薬等によって細胞を処理することのできるマイクロ流体システムの開発を行った。具体的には,これまでに細胞ソーティングのために開発を行ってきた手法である「水力学的フィルトレーション」を利用することで,ある一定の大きさをもつ細胞がマイクロ流路の中を連続的に流れる際に,細胞のキャリアとなる溶液を流路の途中で2回交換することのできる,つまり,細胞は3種類の溶液の流れを順に通過して回収される,流路ネットワークの開発を行った。このシステムでは,流路のサイズあるいは流速を変化させることで,細胞の処理時間を1ミリ秒〜1秒程度の任意の時間に調節することができる。実験では,PDMS-ガラスのハイブリッド型マイクロ流体デバイスを作製し,非接触測定装置を用いて,流路の形状評価と流動抵抗の計算を行った。また,実際の応用例として,Hela細胞を用い,界面活性剤(Triton X)のもつ急性細胞毒性の評価を行ったところ,界面活性剤の濃度が0.1%程度の場合,処理時間が40ミリ秒より長くなると,細胞の生存率が急激に減少することが分かった。通常,細胞をミリ秒程度の短時間処理し,さらに反応を停止するためには,急速凍結バイアルとフローセルを組み合わせた非常に複雑な装置が必要となるが,本研究で提案したシステムは,外部からの制御装置を必要とせず連続的かつ簡便に細胞処理が可能になるため,分子生物学や構造生物学などの研究分野における有用なツールとなることが期待される。

今年，除了去年使用的细胞分离装置的进一步应用（口腔粘膜上皮细胞、角膜缘上皮细胞等的分选）之外，我们还将用具有药理活性的试剂对细胞进行很短的时间处理我们开发了一种微流体系统可以做到这一点。具体来说，通过使用“流体动力过滤”（一种为细胞分选而开发的方法），可以使一定尺寸的细胞通过微通道，在连续流动期间，作为细胞载体的溶液可以在中间交换两次。通道，即细胞依次通过三种类型的溶液流而被收集。在该系统中，通过改变通道的尺寸或流速，可以将细胞处理时间调整为1毫秒至1秒之间的任意时间。实验中，制作了PDMS-玻璃混合微流控装置，并使用非接触式测量装置评估流路形状并计算流阻。另外，作为实际应用实例，我们评估了一种表面活性剂（Triton）的急性细胞毒性，发现时间越长，细胞存活率迅速下降。通常，为了在毫秒级的短时间内处理细胞然后停止反应，需要一个非常复杂的装置，将速冻瓶和流动池结合在一起，但本研究提出的系统需要预计该方法将成为分子生物学和结构生物学等研究领域的有用工具，因为它无需控制设备即可实现连续且简单的细胞处理。