Development of sporulation/germination-inspired method for reversible single cell encapsulation

アンフィバシラス属などの細菌は外部ストレスに対抗して耐久性の高い胞子膜を周囲に形成する。このプロセスは芽胞形成と呼ばれ、芽胞を形成した細菌は通常の細菌と比べて耐性が高く、過酷な環境を生き残ることができる。過酷な環境が終わりを告げると、芽胞を分解して発芽し、再び増殖を始める。しかし、このような芽胞形成/発芽能力をもつ細胞は一部の特定種に限られている。本研究では芽胞形成/発芽プロセスを模倣した可逆的単一細胞被包化技術の確立を目的とした。細胞を生きたままコーティングすることによって被包化し、望むタイミングで脱被包化できれば、細胞分裂や代謝の時空間制御、外部ストレスへの耐性付与、細胞の表面修飾等が可能となり、細胞ベースのセンサー、有用物質生産、細胞療法、単一細胞レベルでの細胞代謝および細胞間コミュニケーション解析など の分野において有用な基盤技術となることが期待される。三年度目となる令和４年度は、令和３年度に確立したクラミドモナスの被包化のさらなる評価を行った。クラミドモナスの細胞表面に形成した被膜を透過型電子顕微鏡によって観察し可視化することができた。被包化によってクラミドモナスの運動性は低下し、pH変動に対する耐性は向上した。またUVを照射すると、被包化されていないクラミドモナスの生存率は0%であったのに対し、被包化されたクラミドモナスの生存率は70%まで向上した。人工殻形成によって外部ストレスに対する耐性を向上させることができた。

アンフィバシラス属などの細菌は外部ストレスに対抗して耐久性の高い胞子膜を周囲に形成する。このプロセスは芽胞形成と呼ばれ、芽胞を形成した細菌は通常の細菌と比べて耐性が高く、過酷な環境を生き残ることができる。過酷な環境が終わりを告げると、芽胞を分解して発芽し、再び増殖を始める。しかし、このような芽胞形成/発芽能力をもつ細胞は一部の特定種に限られている。本研究では芽胞形成/発芽プロセスを模倣した可逆的単一細胞被包化技術の確立を目的とした。細胞を生きたままコーティングすることによって被包化し、望むタイミングで脱被包化できれば、細胞分裂や代謝の時空間制御、外部ストレスへの耐性付与、細胞の表面修飾等が可能となり、細胞ベースのセンサー、有用物質生産、細胞療法、単一細胞レベルでの細胞代謝および細胞間コミュニケーション解析など の分野において有用な基盤技術となることが期待される。三年度目となる令和４年度は、令和３年度に確立したクラミドモナスの被包化のさらなる評価を行った。クラミドモナスの細胞表面に形成した被膜を透過型電子顕微鏡によって観察し可視化することができた。被包化によってクラミドモナスの運動性は低下し、pH変動に対する耐性は向上した。またUVを照射すると、被包化されていないクラミドモナスの生存率は0%であったのに対し、被包化されたクラミドモナスの生存率は70%まで向上した。人工殻形成によって外部ストレスに対する耐性を向上させることができた。