Development of a method for single molecule observation of three-dimensional cultured cells for high-precision molecular targeted drug discovery

开发三维培养细胞单分子观察方法，用于高精度分子靶向药物发现

• 批准号: 22K14229
• 负责人: 神永 真帆
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: National Institute of Technology, Toyota College
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14229/
• 关键词: 細胞マニピュレーション; 立体培養細胞; マイクロ流路デバイス; 水圧アクチュエータ; 1分子観察; BioMEMS

本研究の目的は，立体培養細胞の広範囲1分子観察を実現するマイクロ流路デバイスを開発することである．従来の１分子観察手法では，観察範囲がスライドガラス近傍のみに限定される．そこで，水圧駆動ソフトアクチュエータを使用し，マイクロ流路内にセンサを設置することなく観察位置とスライドガラスへの押し付け力を制御する．デバイス開発のため，水圧アクチュエータの設計，水圧アクチュエータの作製・評価，立体培養細胞の回転可能範囲・回転角度制御・力センシング能力の評価を行う．また，立体培養細胞の広範囲一分子観察性能の評価を行うことで，開発したデバイスの有効性を確認する．立体培養細胞表面の広範囲一分子観察を実現するために，①水圧アクチュエータの設計，② 水圧アクチュエータの作製・評価，③立体培養細胞の回転可能範囲・回転角度制御・力センシング能力の評価，④立体培養細胞の広範囲一分子観察性能の評価を行う必要がある．当初，1年目には①から②に取り組む予定であったが，出産に伴う半年間の休業期間があったため，①のみに取り組んだ．①水圧アクチュエータの設計立体培養細胞の位置制御を行うための水圧アクチュエータを設計した．8個の水圧駆動アクチュエータを放射状に配置し，対向するアクチュエータを動作させることで，すり鉢状のポケットに配置した立体培養細胞を回転させることを目標とした．細胞へのダメージを防ぐため，細胞を底面に接触させる力を制御する．水圧駆動アクチュエータの内圧と体積の関係から外力を推定することで，マイクロ流路内にセンサを設置せずに力制御が可能となり，観察や細胞培養前の滅菌が容易となる．水圧アクチュエータの駆動に必要な圧力および細胞にダメージを与えない押し付け力を調査し，水圧アクチュエータの概要を決定した．

The purpose of this study is to investigate the molecular structure of cell culture in vitro. A molecular observation technique is used to determine the range of observation parameters. For example, the water pressure sensor can be used to detect the position and pressure of the fluid in the fluid path. Design of water pressure control system, operation evaluation of water pressure control system, evaluation of potential range of reversion of three-dimensional cultured cells, control of reversion angle, and ability of force control. To evaluate the molecular observation performance of the three-dimensional culture cells, the development of the cells was confirmed. For the realization of molecular observation on the surface of three-dimensional cultured cells,(1) design of water pressure control system,(2) operation evaluation of water pressure control system,(3) evaluation of the ability of three-dimensional cultured cells to control the force,(4) evaluation of molecular observation on the surface of three-dimensional cultured cells. At the beginning, the first year of the year, the first year of the year, the second year of the year, the third year of the year, the fourth year, the fourth year of the year, the fourth year, 1. Design of water pressure control system for three-dimensional culture of cells. Design of 8 water pressure control system for radial arrangement of cells. The cell surface is under contact with the force. The relationship between the internal pressure and volume of water pressure and flow path is estimated by external force. The internal pressure and volume of water pressure and flow path are set to control the external force. It is easy to detect and sterilize cells before culture. The pressure and pressure necessary for the operation of the water pressure generator are investigated and the outline of the water pressure generator is determined.