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３次元細胞集合体の内部における生存機能を可視化する革新的イメージング技術の創出

创建创新成像技术以可视化 3D 细胞聚集体内的生存功能

基本信息

批准号：
18J21579
负责人：
村田勇樹
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、材料学を駆使した、3次元細胞集合体内部における生存機能を可視化するイメージング技術の創出である。令和2年度は、前年度までに確立してきたモレキュラービーコン（MB）細胞内徐放システムを3次元細胞集合体へと応用し、その内部における細胞死（アポトーシス）を可視化することを試みた。MBは、細胞内で様々な生物機能を制御するmRNAを検出する核酸イメージングプローブである。生体吸収性高分子であるゼラチンからなるナノ粒子にMBを内包させ、ゼラチンの分解とともにMBを細胞内で徐放する（=MB細胞内徐放）ことで、細胞内mRNAを特異的かつ長期的に検出可能である。細胞の生存機能を可視化するため、アポトーシス細胞特異的に発現するカスパーゼ-3のmRNAに対するMBを用い、これを内包するゼラチンナノ粒子を作製した。このナノ粒子を2次元培養においてマウス間葉系幹細胞に取り込ませ、細胞をMBにより標識した。続いて、MB標識細胞から3次元細胞凝集体を形成させることにより、その内部まで均一に標識された細胞凝集体を構築することが可能となった。この細胞凝集体に対して、分子サイズの異なる2種類の薬剤によってアポトーシスを誘導した。比較的大きな分子サイズをもつ抗Fas抗体（Fas Ab）は、凝集体表面に多く分布していた一方で、低分子薬剤であるカンプトテシンは凝集体内部まで浸透することができる。その結果、Fas Abによるアポトーシス誘導では、凝集体表面の細胞においてMBの蛍光強度が増加し、Fas Abの分布とよい相関を示した。これに対して、カンプトテシンによるアポトーシス誘導では、凝集体表面だけでなく、凝集体内部の細胞からも強い蛍光が検出された。このように、MB標識細胞から3次元細胞集合体を構築し、その内部における生存機能（アポトーシス細胞の空間的分布）を可視化する技術を開発することができた。

The purpose of this study is to create a new technology for visualizing the survival function of three-dimensional cell aggregates in materials science. In 2002, we established a new model for cell death (MB) in cells, which is a three-dimensional cell aggregate. MB is a gene that regulates intracellular biological functions. Bio-absorbing polymers include MB in the molecule, MB in the molecule. Cell survival function visualization, cell specific expression, cell specific expression This is the first time that stem cells have been identified. The MB marker cells form three-dimensional cell aggregates, and the MB marker cells form three-dimensional cell aggregates. These cell aggregates are induced by two different kinds of agents, namely, the enzyme and the molecule. Compared with large molecular weight, anti-Fas antibodies (Fas Ab) are distributed on the surface of aggregates, and low molecular weight molecules are infiltrated into aggregates. The results showed that Fas Ab distribution was correlated with the increase of MB intensity in cells on the surface of aggregates. In this case, the aggregation surface is divided into two groups, and the aggregation inside the cell is divided into two groups. The development of technologies for the visualization of the spatial distribution of cells in the interior of a three-dimensional cell assembly