Development of a label-free and non-destructive cell nuclear deformability assay toward understanding of non-genetic functions of cell nuclei

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細胞の機械的性質を単一細胞レベルで評価した研究は数多く報告されているが、測定精度とスループットの間に大きなトレードオフが存在し、両者を満たす決定的な手法は未だに開発されていない。そこで本研究では、申請者らがこれまで開発してきた非標識・非破壊で細胞の性質をモニターできる細胞変形能計測法を拡張し、細胞全体の変形能と細胞核の変形能を単一細胞レベルかつ細胞が生きた状態（再回収して再培養できる状態）でハイスループットに計測できる分析方法論の開発を目指した。本年度は、昨年度から引き続いてインタクトな核を抽出・精製する方法の最適化を行うとともに、現手法が物理的な力により細胞に変形が生じると同時に、細胞表面とマイクロ流路壁面との間で生じる化学的摩擦力が生じていると仮定し、マイクロ流路の壁面にシランカップリング剤を経由してメルカプト基・アミノ基・ペプチド鎖を付与することで、細胞の物理・機械的変形能のみでなく、化学的相互作用の測定も視野に入れて開発を行った。さらに細胞表面とマイクロ流路壁面との特異的な相互作用を観察するために、狭窄流路の両側にバイパス流路を設け、そこに細胞表面認識抗体を混合した光硬化性ハイドロゲルを導入することで、細胞が狭窄流路を通過する際の抗原・抗体反応をモニターできるシステムの開発も行った。その結果、それぞれの官能基が十分量導入されていることを確認し、修飾後のマイクロ流路に細胞を導入したところ、通過時間に差異が認められたため、細胞の物理的・機械的強度以外にも化学的表面相互作用の影響を考慮する必要があることを実証できた。