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1細胞の機械特性と遺伝子発現解析の統合

1 细胞力学特性与基因表达分析的整合

基本信息

批准号：
22K15113
负责人：
塩見晃史
金额：
$ 3万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
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

项目摘要

細胞の機械特性、特に細胞表面張力は細胞分化やガン化、老化といった様々な生命現象において重要な状態物理量として注目されている。しかし、生命現象における細胞の細胞表面張力と遺伝子発現を同時に解析することは技術的に困難であった。そこで本研究では、ナノポアエレクトロポレーション(NanoEP)によって一過的に生じる細胞膜のナノポアが細胞の細胞表面張力と相関する事を利用し、1細胞の細胞表面張力と遺伝子発現を大規模に統合解析可能な新規解析法 (ELASTomics)を開発する。本年度は本研究の基盤となるELASTomicsの検討を行った。まず初めに、NanoEPにより蛍光分子(FITC-BSA)を細胞内へ輸送後、既存の原子間力顕微鏡(AFM)を用いた細胞表面張力の測定を行うことで、ELASTomicsと従来の方法の比較実験を行なった。その結果、NanoEPにより形成されるナノポアを介して細胞内へ輸送される分子の数と、細胞表面張力の間には高い相関があることが理論計算だけでなく、実験的にも明らかとなった。また、ELASTomicsに使用するDNAタグ付きデキストラン(DTD)の合成法の検討を行い、リジンが修飾されたDextranとアミノ基が修飾されたオリゴヌクレオチドをN-ethylmaleimideを用いたアミド結合で架橋後、アガロース電気泳動で副産物を除去することにより、DTDを生成する方法を確立した。さらに、細胞表面張力の異なることが報告されている4種の細胞株 (MCF7, MDA-MB-231, PC-3, MCF10A) に対してELASTomicsを実施し、報告されている細胞表面張力に比例してDTD導入量の違いがあることや、DTD導入量の測定と同時に遺伝子発現の解析が可能であることを確認した。

The mechanical properties of cells, especially cell surface tension, cell differentiation, aging, and other important physical quantities of life phenomena It is difficult to analyze the cell surface tension and gene development of the living phenomenon at the same time In this study, we developed a new analytical method for the large-scale integrated analysis of cell surface tension and gene expression in cells by using the cell surface tension and related factors in the development of cell membrane. This year, the ELASTomics research project was launched on the basis of this research. Comparison of methods for measuring cell surface tension using existing atomic force microscopy (AFM) after intracellular transport of FITC molecules by NanoEP and NanoEP. The results show that the number of molecules transported in the cell and the high correlation between cell surface tension and nanoEP formation are calculated theoretically. In addition, ELASTomics established a method for the synthesis of DTD by using DNA-derived proteins, such as Dextran and N-ethylmaleimide. In addition, differences in cell surface tension were reported for four cell lines (MCF7, MDA-MB-231, PC-3, MCF10A), and the ratio of cell surface tension to DTD import was determined.