High-speed single cell diagnosis by atomic force microscopy

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がん細胞は、長期間にわたり体内で徐々に蓄積し、がん遺伝子やがん抑制遺伝子に変異が少しずつ入ることによって発症すると考えられている。細胞の力学特性が、がんの進行度に依存して変化し、この細胞の力学特性の変化が、がん細胞の浸潤・転移に重要な役割をすることが先行研究により明らかになりつつある。原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）は、接着性細胞の力学特性を低侵襲、且つ精密に決定することができる。本研究では、接着状態における１細胞のレオロジー空間分布を測定でき、短時間で細胞診断を可能とするＡＦＭ技術を開発することを目的としている。　本年度は、前年度に開発した細胞レオロジー空間分布を計測可能なＡＦＭ技術を用いて、正常細胞と前がん細胞の力学特性の判別能を精密に評価した。まず、過去の実験の検証として、細胞弾性率と細胞形状がこれらの細胞の判定にどの程度有効であるかを調べた。その結果、細胞の見かけのヤング率および細胞の高さの2つの計測データは、細胞診断に有効であることが分かった、また、異なる細胞内測定位置のデータのコンビネーションや、ヤング率と高さの多変数解析によって、判別能が有意に向上することが分かった。このような細胞診断は、ＡＦＭとマイクロパターン基板との併用により初めて達成できた。さらに、細胞力学計測をレオロジー物性へ展開することによる細胞診断能を評価した。その結果、細胞診断能が、細胞パターン形状にも強く依存することが分かった。さらに、本研究で開発したAFMシステムは、1細胞だけでなく多細胞系への適用できることが分かった。