細胞老化評価のための長期ナノ動態計測システムの創出

光学顕微鏡は、低侵襲かつ培養環境下での計測が可能なこともあり、数時間～数日レベルの細胞の長期的な変化を追跡できる。一方で、一般的な光学顕微鏡音は光の回折限界によって空間分解能の下限がおよそ200 nm程度に制限されており、細胞膜表面で生じるナノメートルスケールの変化の追跡には適していない。しかし、それら形態変化は細胞機能に極めて重要であり、エンドサイトーシス系や細胞遊走などに密接に関与している。そこで、様々な細胞観察技術が開発されてきたが、侵襲性の高さなどが大きな課題の一つとなり、一細胞のナノ動態を長期的に観察する事は難しかった。本研究は、細胞表面形状を非侵襲で可視化できる走査型イオンコンダクタンス顕微鏡を用いた長期計測を実現し、細胞老化などの数日スパンに起因する膜動態の変化をナノスケールで評価することを目標としている。本年度では、研究機関の異動に伴い自作の走査型イオンコンダクタンス顕微鏡の分解・輸送があったものの、細胞計測系および安定してナノスケール形状測定が可能な装置系を再構築できた。また、ナノスケールの開口径を持つガラスピペットを用いて、細胞内から細胞質を回収・評価する技術についても進展があり、ガラスナノピペット表面への修飾や、再現性高く流量制御可能なナノピペットの作製条件の探索などで一定の成果を得られた。機器開発も進行中であり、今後は熱膨張などに由来するイメージの歪みを徹底的に対処しつつ、実際のサンプルの長期計測に踏み込みたい。

光学顕微鏡は、低侵襲かつ培養環境下での計測が可能なこともあり、数時間～数日レベルの細胞の長期的な変化を追跡できる。一方で、一般的な光学顕微鏡音は光の回折限界によって空間分解能の下限がおよそ200 nm程度に制限されており、細胞膜表面で生じるナノメートルスケールの変化の追跡には適していない。しかし、それら形態変化は細胞機能に極めて重要であり、エンドサイトーシス系や細胞遊走などに密接に関与している。そこで、様々な細胞観察技術が開発されてきたが、侵襲性の高さなどが大きな課題の一つとなり、一細胞のナノ動態を長期的に観察する事は難しかった。本研究は、細胞表面形状を非侵襲で可視化できる走査型イオンコンダクタンス顕微鏡を用いた長期計測を実現し、細胞老化などの数日スパンに起因する膜動態の変化をナノスケールで評価することを目標としている。本年度では、研究機関の異動に伴い自作の走査型イオンコンダクタンス顕微鏡の分解・輸送があったものの、細胞計測系および安定してナノスケール形状測定が可能な装置系を再構築できた。また、ナノスケールの開口径を持つガラスピペットを用いて、細胞内から細胞質を回収・評価する技術についても進展があり、ガラスナノピペット表面への修飾や、再現性高く流量制御可能なナノピペットの作製条件の探索などで一定の成果を得られた。機器開発も進行中であり、今後は熱膨張などに由来するイメージの歪みを徹底的に対処しつつ、実際のサンプルの長期計測に踏み込みたい。