単一細胞解析に向けた方向性結合器型バイオフォトニックセンサの開発

用于单细胞分析的定向耦合器型生物光子传感器的开发

基本信息

批准号：
16J03567
负责人：
大久保喬平
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo (2017)University of Tsukuba (2016)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

１細胞解析に関して、細胞分泌物の一種であるエクソソームの１粒子解析へと目標を定め、１粒子エクソソーム解析に向けたナノアレイチップの開発に取り組んだ。エクソソームは、脂質二重膜から形成される直径30-150 nmのナノ粒子であり、内包するmRNAはがんの早期診断用バイオマーカー利用が期待されており、ハイスループットかつ網羅的な解析技術の確立が求められている。マイクロアレイ技術に着想を得たエクソソーム・ナノアレイ基板の開発を目標と定め、トップダウン技術（微細加工）とボトムアップ技術（選択的表面修飾）の融合によりナノアレイ基板を設計・作製・評価をした。エクソソーム解析プラットフォームの確立に向けて、エクソソーム1粒子毎の分離・固定を可能とするTetheringアレイチップを作製した。電子線描画・選択的化学修飾・リフトオフを組み合わせた微細加工技術によりポリエチレングリコール（PEG）脂質誘導体から構成される直径40-200 nmのナノドットパターンがSi基板上に形成された。PEG脂質誘導体末端のオレイル基の脂質二重膜に対するtethering機能によりエクソソームを基板表面に固定化する。HL60細胞由来のエクソソーム懸濁液をマイクロ流路と統合したアレイチップ表面に暴露させた後、原子間力顕微鏡を用いた吸着エクソソーム観察に基づくデバイス動作検証を行った。固定されたエクソソーム形状変化の測定値とCoarse-grainedモデルに基づく理論値との比較より、PEG脂質誘導体＝脂質二重膜間の疎水性相互作用によるエクソソームの形状変化が確認された。今回用いた1粒子エクソソーム固定・分離チップ上において、超解像顕微鏡による膜発現タンパクの多点測定、個別粒子の膜破砕と表面増強ラマン分光を組み合わせた分析による内容物の同定、等の応用に向けて更に改良を進めてゆきたい。

关于单细胞分析，我们设定了对细胞分泌物之一的外泌体进行单颗粒分析的目标，并致力于开发用于单颗粒外泌体分析的纳米阵列芯片。外泌体是由脂质双层膜形成的直径为30-150 nm的纳米颗粒，其封装的mRNA有望作为癌症早期诊断的生物标志物，是高通量综合分析技术的研究对象。需要设立。我们的目标是开发受微阵列技术启发的外泌体纳米阵列基底，并通过结合自上而下的技术（微加工）和自下而上的技术（选择性表面修饰）来设计、制造和评估纳米阵列基底。为了建立外泌体分析平台，我们创建了一种束缚阵列芯片，可以分离和固定单个外泌体颗粒。采用电子束光刻、选择性化学修饰和剥离相结合的微加工技术，在硅基板上形成了由聚乙二醇（PEG）脂质衍生物组成的直径为40-200 nm的纳米点图案。外泌体通过 PEG 脂质衍生物末端油基与脂质双层膜的束缚功能固定在基质表面。将源自HL60细胞的外泌体悬浮液暴露于集成有微通道的阵列芯片的表面后，基于使用原子力显微镜观察吸附的外泌体来验证装置操作。通过将固定外泌体形状变化的测量值与基于粗粒度模型的理论值进行比较，证实外泌体形状变化是由于PEG脂质衍生物与脂质双层膜之间的疏水相互作用所致。此次使用的单颗粒外泌体固定/分离芯片可用于使用超分辨率显微镜对膜表达蛋白进行多点测量、通过结合单个颗粒的膜破坏和表面的分析来鉴定内容物等应用-增强拉曼光谱我们希望进一步改进以实现这一目标。