Exploration of motility control of innate immune cells by utilizing their oxygen response characteristics

利用先天免疫细胞的氧反应特性探索其运动控制

• 批准号: 22K19887
• 负责人: 船本 健一
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19887/
• 关键词: マイクロ・ナノデバイス; 細胞・組織; 生物・生体工学; 自然免疫細胞; 酸素応答; 低酸素; 好中球; マクロファージ

細胞周囲の酸素濃度・力学的刺激・化学的刺激を制御できるマイクロ流体デバイスを用い、酸素濃度に応じた自然免疫細胞の形態と動態を観察する実験に取り組んだ。本デバイスは、3本の分離したメディア流路の直上に2本のガス流路を設置した2層構造を有し、ガス流路に酸素濃度を調整した混合ガスを供給することで、メディア流路内に任意の酸素濃度の一様な状態や酸素濃度勾配を10分以内に生成できる。細胞実験には、白血球のモデル細胞としてヒト全骨髄球性白血病細胞株（HL-60）を用いた。RPMI-1640培養液に熱非働化済ウシ胎仔血清とペニシリン・ストレプトマイシン（P/S）を添加した培養液を用い、HL-60細胞をディッシュ上で培養した。その後、P/Sを添加していない上述の培養液にall-trans-レチノイン酸（ATRA）を分化誘導試薬として添加し、さらに培養を継続することでHL-60細胞を好中球様に分化させた。P/Sの有無やATRAの濃度、培養日数については予備的検討を行い、1μMのATRAを添加して5日間培養することにした。好中球様に分化したHL-60細胞を回収して各メディア流路に注入して接着させ、そのデバイスを顕微鏡上のステージインキュベーター内に設置した。酸素濃度0%と21%の混合ガスを、左右のガス流路に供給することでメディア流路に沿う方向に酸素濃度勾配を生成したり、両方のガス流路に供給することで一様な酸素濃度の状態を生成したりして、細胞のタイムラプス観察を行った。その結果、細胞が遊走する様子が観察され、実験開始から1時間後に細胞の遊走が活発化した。酸素濃度勾配下の遊走は、高酸素側と低酸素側で顕著な差異はなく、酸素濃度勾配に沿った遊走の方向性（走気性）も見られなかった。一方、酸素濃度が極めて低い環境では、遊走速度が減少する様子が観察され、酸素濃度によって動態が変化することがわかった。

利用可以控制细胞周围氧气浓度、机械刺激和化学刺激的微流体装置，我们进行了实验来观察先天免疫细胞对氧气浓度的反应的形态和动态。该装置采用两层结构，两个气体通道安装在三个独立的介质通道的正上方，通过向气体通道供给调整了氧气浓度的混合气体，可以使介质流成氧气浓度均匀状态或氧气浓度梯度状态。 10分钟内创建的道路内。对于细胞实验，使用人全粒细胞白血病细胞系（HL-60）作为白细胞模型细胞。使用向RPMI-1640培养液中添加热灭活胎牛血清和青霉素-链霉素(P/S)而制备的培养液，在培养皿上培养HL-60细胞。然后，将全反式视黄酸(ATRA)作为分化诱导剂添加到上述不含P/S的培养基中，继续培养，使HL-60细胞分化为中性粒细胞样细胞。它发生了。我们对P/S的有无、ATRA的浓度以及培养天数进行了初步研究，决定添加1μM ATRA并培养5天。收集中性粒细胞样分化的HL-60细胞，注射到每个培养基通道中并使其粘附，并将该装置放置在显微镜上的载物台培养箱中。通过向左右气体通道供给氧气浓度为0%和21%的混合气体，可以在沿着介质通道的方向上产生氧气浓度梯度，或者通过向两个气体通道供给，可以形成氧气浓度梯度。通过产生氧气浓度条件来进行细胞的延时观察。结果，观察到细胞迁移，并且在实验开始1小时后细胞迁移变得活跃。高氧侧和低氧侧在氧浓度梯度下的迁移没有显着差异，并且没有观察到沿氧浓度梯度的迁移方向性（趋气性）。另一方面，在氧浓度极低的环境中，观察到迁移速度降低，这表明动态变化取决于氧浓度。

项目成果

Observation of neutrophil-like HL-60 cell motility under oxygen gradient

氧梯度下中性粒细胞样HL-60细胞运动的观察

• 发表时间: 2022
• 作者: Masashi Tomita;Satomi Hirose;Kenichi Funamoto
• 通讯作者: Kenichi Funamoto