High-throughput centrifugation screening of mesenchymal stem cells

间充质干细胞的高通量离心筛选

基本信息

批准号：
22KJ2549
负责人：
大竹真央
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Tokyo Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

間葉系幹細胞は、腫瘍化や拒絶反応のリスクが小さいことから、再生医療への応用が期待されている。一方、間葉系幹細胞は増殖培養においても一部細胞が骨芽細胞等へ分化してしまう。この分化偏向によって幹細胞性の低下や組織の骨化を引き起こす可能性がある。したがって、培養した幹細胞から未分化の間葉系幹細胞を選択的に分取する必要がある。しかし、従来の細胞分取技術は細胞表面に蛍光色素や磁気粒子を固定する必要があり、これらの修飾や除去工程での反応時間・反応試薬による細胞へのダメージが問題となる。そこで、私は細胞－接着基質との付着力をマーカーとした細胞分取技術の開発に取り組んでいる。本年度は、細胞接着力測定システムの構築及び、遠心力による細胞分取技術の原理実証について取り組んだ。細胞接着力測定システムの構築では、シングルボードコンピュータであるRaspberry Piやリチウムイオンバッテリーを搭載したコントローラユニットと加速度センサーやCMOSカメラ、顕微鏡対物レンズを搭載したセンサーユニットで構成される遠心観察装置を開発した。これを市販の卓上遠心機に取り付けることで、遠心中の細胞挙動をリアルタイムで観察することが可能となった。分取原理の実証では、正常細胞モデルとしてマウス由来線維芽細胞である3T3 Swiss albinoとがん細胞モデルとしてヒト肉腫由来細胞であるHT1080を使用し、ガラス基板表面との接着性を評価した。その結果、細胞非接着性タンパク質であるウシ血清アルブミンを事前にコーティングしたガラス基板において、3T3 Swiss albinoとHT1080の基板接着性に差が見られ、遠心分取技術の原理実証に成功した。来年度以降は、株化間葉系幹細胞を使用し、骨芽細胞への分化成熟度に応じた遠心分取の実証に取り組む。

间充质干细胞由于肿瘤发生和排斥的风险较低，有望应用于再生医学。另一方面，一些间充质干细胞甚至在增殖培养期间也分化成成骨细胞等。这种分化偏差可能会导致组织干性和骨化的减少。因此，有必要从培养的干细胞中选择性分离未分化的间充质干细胞。然而，传统的细胞分选技术需要将荧光染料和磁性颗粒固定在细胞表面，这会带来诸如修饰和去除步骤中的反应时间和反应试剂对细胞造成损害等问题。因此，我正在开发利用细胞与粘附基质之间的粘附力作为标记的细胞分选技术。今年，我们致力于构建细胞粘附测量系统并演示利用离心力的细胞分选技术的原理。为了构建细胞粘附力测量系统，我们开发了一种离心观察装置，该装置由配备有单板计算机Raspberry Pi和锂离子电池的控制器单元以及配备有加速度传感器、CMOS相机和显微镜的传感器单元组成物镜。通过将其连接到市售的台式离心机，可以实时观察离心过程中的细胞行为。为了演示分离原理，我们使用 3T3 Swiss albino（一种小鼠来源的成纤维细胞）作为正常细胞模型，使用 HT1080（一种人肉瘤来源的细胞）作为癌细胞模型，并评估它们对玻璃基板表面的粘附力。结果，他们发现了3T3 Swiss albino和HT1080对预涂有牛血清白蛋白（一种细胞非粘附蛋白）的玻璃基板的粘附力的差异，并成功演示了离心分离技术的原理。从明年开始，我们将使用已建立的间充质干细胞系，根据成骨细胞的分化成熟程度来演示离心分离。