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。

细胞的机械性能，尤其是细胞表面张力，吸引了各种生命现象中重要的状态的关注，例如细胞分化，癌变和衰老。但是，在技术上很难同时分析生物学现象中的细胞表面张力和基因表达。因此，在这项研究中，我们将使用这样一个事实，即通过纳米孔电穿孔（Nanoep）瞬时产生的细胞膜纳米孔与细胞的细胞表面张力相关，并开发出一种新颖的分析方法（弹性），从而可以大量的细胞表面张力张力和基因表达的整合。今年，我们讨论了弹性学，这将是这项研究的基础。首先，在使用纳米EEP将荧光分子（FITC-BSA）转运到细胞中后，使用现有的原子力显微镜（AFM）测量细胞表面张力，并在弹性和常规方法之间进行了比较实验。结果，它不仅是从理论计算中揭示的，而且还从实验目的中表明，通过纳米eEP形成的纳米孔和细胞表面张力形成的纳米孔在细胞中的分子数量之间存在很高的相关性。此外，我们研究了用于弹性学的DNA标记右旋烷（DTD）的合成方法，并通过使用N-乙基甲酰亚胺酰胺和重新启动的依次启动来建立了一种通过将赖氨酸修饰的右旋和氨基化的寡核苷酸交联赖氨酸 - 修饰的右旋糖和氨基型寡核苷酸的方法来生成DTD的方法。此外，已经在四个细胞系（MCF7，MDA-MB-231，PC-3，MCF10A）上进行弹性学，这些细胞表面表面张力不同，并证实DTD量的差异是根据报道的细胞表面张力成比例地引入的细胞表面表达，并且该基因表达可以通过介绍量来分析基因表达，并介绍了DTD的量。