Effect of cell surface roughness on WBC capture using antibody

细胞表面粗糙度对使用抗体捕获白细胞的影响

基本信息

批准号：
22K04900
负责人：
早瀬仁則
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokyo University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

細胞表面に凹凸があり、凹部の抗原が抗体と接触しないことが低い吸着率の原因と考える凹部仮説を提唱している。強制的に細胞を壁面に押し付けるマイクロ流路を用いて、壁面への吸着状況を観察することで、仮説の検証を試みた。流路に狭隘部を設けることで、細胞を壁面に押し付ける。具体的には、幅10-4μmのスリットを有するマイクロポストアレイを有する流路基板をシリコン微細加工により作製した。この狭隘スリット部を細胞が通過する際に、細胞表面が壁面に接触することで特異吸着が促進されることを期待した。スリット部では、流速が遅い場合、細胞の寸法による単純な流路閉塞が生じる一方で、流速が早い場合には、細胞が受ける流体からの抗力が特異吸着を上回り捕捉されなくなる。そこで、流路壁面に抗体修飾はせずに、単純な閉塞を生じない流速を実験的に求め、10μL/minで実験を進めることにした。数値シミュレーション（Comsol）では、スリット部に球状の固形物が存在する場合に受ける抗力は約5nNと見積もられ、当研究グループの先行研究による実験では、壁面と細胞との吸着力を約5nN（両面で10nN)と見積もっており、非特異的な吸着を排除する妥当な流量と考えた。この流量で、抗体修飾の有無による吸着率の差を計測した。抗体を修飾していない場合に約10%であったのに対し、抗体を修飾した場合の捕捉率は約80%に上昇しており、高い捕捉率が観察された。細胞の壁面押しつけにより捕捉率が向上したことから、凹部仮説を支持する結果と考えている。

他提出凹假设，即吸附率低是由于细胞表面不平整以及凹区域的抗原没有与抗体接触所致。我们试图通过使用微通道将细胞强行压在壁上来观察壁的吸附状态来验证这一假设。通过在通道中提供狭窄部分，细胞被压在壁表面上。具体地，通过硅微加工来制造具有微柱阵列的通道基板，该微柱阵列具有10-4μm宽的狭缝。我们预计，当细胞通过这个狭窄的缝隙时，细胞表面将与壁接触，促进特异性吸附。在狭缝部分，当流速较慢时，由于细胞的尺寸，会发生简单的通道堵塞，而当流速较高时，细胞受到的流体拖曳力超过了特定的吸附力，它们不会被堵塞。捕获时间更长。因此，我们决定通过实验确定在不使用抗体修饰通道壁的情况下不会引起简单堵塞的流速，并以10 μL/min进行实验。数值模拟（Comsol）估计，当狭缝中存在球形固体时所经历的拖曳力约为5nN，而我们课题组前期研究中进行的实验表明，壁与细胞之间的吸附力约为5nN（流动两侧的流速估计为 10 nN，这被认为是消除非特异性吸附的合理流速。在此流速下，测量取决于抗体修饰的存在或不存在的吸附速率的差异。观察到高捕获率，当抗体被修饰时，捕获率增加至约80%，相比之下，当抗体未修饰时捕获率约为10%。由于通过将细胞压在墙上而提高了捕获率，因此我们相信该结果支持抑郁假说。