Development of molecular-resolution imaging technique for proteins on a live cell surface and its application to cancer research

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本研究では、1-5 um程度の穴の開いた窒化シリコン膜の上に細胞を培養し、その穴を通して細胞表面を原子間力顕微鏡（AFM）により観察する技術を開発する。また、その技術を用いて、がん細胞の薬剤耐性化に関与する膜タンパク質であるMET分子の複合体形成を生細胞表面で観察し、薬剤耐性化の機序について分子レベルの知見を得る。これまでに、マイクロポーラスメンブレン（MPM）の上に細胞を培養する条件を確立し、穴を通して細胞表面を約10 nmの分解能で観察することに成功した。また、この技術を特許出願した。さらに、この技術により、化学固定前後の細胞表面構造をナノスケールで比較することで、化学固定により細胞表面のタンパク質が凝集し、表面構造が著しく変化することが明らかとなった。この成果をまとめて、論文として公表した（Commun. Biol. 2022）。応用研究として、METをノックアウトした肺がん細胞PC9/KOと、それにMETを過剰発現させたPC9/KIの表面構造を観察して比較した。しかし、PC9細胞の表面構造は比較的複雑で、ばらつきが大きく、本研究に適さないことが分かった。そこで、比較的細胞表面構造が単純なCHO細胞を用い、同様にCHO/KOおよびCHO/KI細胞を準備し、それらの構造比較に取り組んだ。しかし、これらの細胞は動きが激しく、穴のから浸潤が激しく、そのままでは詳細な構造比較が難しいことが分かった。その後、この問題は、観察前日に培養液中からFBSを除去して細胞活動を抑制することで解決できることを見出した。現在、これらの方法を用いて、２種類の細胞の表面構造の観察および比較に取り組んでいる。