細胞内シグナル伝達の動的制御による細胞マイクロマシンの創出

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本研究の目的は,分子スイッチをコートした磁気ビーズを細胞内に導入し,これを外部から磁場を印可することによって任意に操作し,細胞の仮足形成を任意に操作し,細胞運動を制御するところにあった。研究第一段階として,細胞内での磁気ビーズ操作に必要な磁気ピンセット装置の開発を行った。より自由度の高い操作を実現する為,電磁石駆動型の装置を開発し,電源のON/OFFによって磁場のコントロールが可能な系とした。また,持続的な操作を可能とするため,電磁コイルの冷却装置を実装した。第二段階として,細胞内に食作用によって導入した磁気ビーズを,実際に細胞内で空間的に操作することを試みた。細胞内に導入された複数個の磁気ビーズを任意の位置(細胞辺縁部)へと集積させることに成功した。また,共焦点レーザー顕微鏡を用いたリアルタイム三次元観察によって,ビーズ操作が細胞膜内で行われていることも確認された。次に,分子スイッチをコートしか磁気ビーズを作製し,細胞内への導入を試みた。当初は細胞のエンドサイトーシス作用などを用いる予定であったが,この手法では磁気ビーズが細胞内でエンドソームなどのリン脂質に包まれた状態となってしまう為,分子スイッチが機能しなかった。そこで,物理的外力によって細胞内に微粒子を撃ち込むパーティクルガン装置によって磁気ビーズの導入を試みた。磁気ビーズを本手法によって導入すること自体には成功したものの,本来,当該装置は植物細胞に金やタングステンなどの比重の大きい微粒子を撃ち込む装置であり,本研究では動物細胞および比重の軽い磁気ビーズを用いることから,実験条件が大きく異なるため,これまでのところ細胞に与えるダメージを十分低減させて導入するまでには至っておらず,導入条件を検討中である。