電気化学計測技術を応用したシングルセル呼吸計測技術の開発

应用电化学测量技术开发单细胞呼吸测量技术

• 批准号: 24921009
• 负责人: 高倉 啓
• 金额: $ 0.32万
• 依托单位: Yamagata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-24921009/
• 关键词: 電気化学計測; 単一細胞; ミトコンドリア呼吸機能

○研究目的精度の高い単一細胞呼吸計測技術は、細胞や受精卵の品質評価等に極めて有力な方法となる。しかし、現在の技術では単一細胞の呼吸計測は困難である。そこで本研究では、局所領域での生体反応を高感度・非侵襲的に検出できる電気化学計測技術に着目し、単一細胞の呼吸量を安定的に計測できる高感度センサープローブを開発し、呼吸計測システムの有効性を検証する。○研究計画(1)高感度マイクロ電極作製法の検討現行のマイクロ電極(先端径5μm)では、単一培養細胞の呼吸計測は困難である。そこで本研究では、計測感度を向上させるために先端径2μm以下の高感度マイクロ電極の作製を試み、単一細胞の呼吸計測に有効な電極サイズを決定する。(2)マイクロ電極走査条件の検討高精度の電気化学計測では、マイクロ電極の走査開始点と試料間の距離の大小が測定精度に大きく影響する。本研究では、マイクロ電極と試料間の距離を変化させたときの酸素還元電流値変化を記録し、単一細胞の呼吸量測定に最適な電極位置を決定する。(3)単一細胞呼吸計測システムの構築(1)で作製したマイクロ電極を用いて単一培養細胞の呼吸量を計測する。単一細胞呼吸計測技術の有効性を検証するため、MitoTrackerによるミトコンドリア染色を行い、呼吸量とミトコンドリア呼吸活性との相関を調べる。○研究成果2μmの白金線を熱封止し、先端径2μmの高感度マイクロ電極を作製することに成功した。単一培養細胞の呼吸計測に最適な電極サイズと電極走査条件を検討した結果、最適な測定条件は細胞から約10μm離れた位置での先端径2μmのマイクロ電極のZ軸方向への挿引であることが分かった。単一細胞呼吸計測システムの有効性を検証するため、単一培養細胞の呼吸量を測定し、活性型ミトコンドリアの染色を行なった。計測された呼吸量とミトコンドリア染色の強度に相関がみられたことから、単一細胞呼吸計測システムの有効性が示された。

○ Research Objective: High accuracy and high precision of single cell respiration measurement technology, cell and zygote quality evaluation are extremely powerful methods. Today's technology makes it difficult to measure respiration in a single cell. This study aims to demonstrate the high sensitivity and non-invasive detection of biological reactions in the field of electrochemistry and the stability of single cell respiration measurement.○ Research Project (1) Discussion on the manufacturing method of high-sensitivity maikoro electrodes The current maikoro electrode (tip diameter 5μm) is difficult to measure the respiration of a single cultured cell. In this study, the sensitivity of the electrode was measured and determined by the operation of the electrode with a tip diameter of 2μm or less. (2)High precision electrochemical measurement of electrode test conditions is greatly affected by the distance between the test start point and the sample. In this study, the distance between the electrodes and the sample was changed, and the change of the elemental current was recorded, and the optimal electrode position was determined for the measurement of the respiration rate of a single cell. (3)Construction of Single Cell Respiratory Measurement System (1) for Measurement of Respiration of Single Cultured Cells Single Cell Respiratory Measurement Technology: Effective Detection, MitoTracker, Staining, Respiratory Volume, Respiratory Activity and Correlation○ Research results 2μm platinum wire heat sealing, tip diameter 2μm high sensitivity electrode manufacturing success The optimal electrode position for respiration measurement of single cultured cells and the electrode test conditions were investigated. The optimal measurement conditions were: the cell position was about 10μm away, the tip diameter was 2μm, and the electrode position was about 10μm away. Single cell respiration measurement system has the ability to detect, measure and stain single cell respiration. The measurement of respiratory volume and the intensity of staining are related to the measurement of respiratory volume and the intensity of staining is related to the measurement of respiratory volume.

项目成果

Analyses of respiration activity in single culture cells

单一培养细胞呼吸活动的分析

• 发表时间: 2012
• 作者: Takakura K.;Watanabe T.;Sakahara S.;Kurotani R.;Abe H.
• 通讯作者: Abe H.