Basic research on living displays that show biological information through genetic modification of the skin

通过皮肤基因改造来显示生物信息的活体显示器的基础研究

• 批准号: 22H00284
• 负责人: 藤田 博之
• 金额: $ 27.29万
• 依托单位: Tokyo City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00284/
• 关键词: 生体センサ; ウェアラブルセンシング; 遺伝子改変; 表皮幹細胞

本研究の目的は、各人が体内の情報を継続的に把握し、体調不良の予兆を早期に捉えて対応可能にするため、健康管理に必要な体内情報のセンシングと表示を、遺伝子改変した細胞で行うリビングディスプレイの基礎技術の確立である。センシング結果を生体表面から読み出せる皮膚に着目し、遺伝子改変した表皮の幹細胞を移植することで、永続的なモニタリング部位を形成する。モニタリング部位の細胞は、生体情報の変化に応じて蛍光分子などを生じ、それをウエアラブルデバイスで光学的に検知する。今年度の成果は下記の通り。１．皮膚ディスプレイのバイオ技術上記構想の概念実証を目指して、初期炎症反応であるNF-kBシグナル経路に介入し、蛍光タンパク質を発現するよう表皮幹細胞の遺伝子を改変する方法を確立した。この細胞から構築した三次元人工皮膚による皮膚ディスプレイのモデルを用い、遺伝子改変した表皮幹細胞が天然表皮幹細胞と同様に適切に分裂、分化し、正常な皮膚構造を形成すること、およびバイオマーカーに反応して生ずる光学的信号が検出可能なことを確認した。さらに、遺伝子改変表皮幹細胞から作成した三次元人工皮膚を免疫不全マウスに移植し、皮膚幹細胞リビングディスプレイが生体内において機能することを確認した。さらに酸化ストレスや低酸素ストレスなど、初期炎症反応以外の生体反応に対する検出系の多様化についても検討した。２．皮膚ディスプレイ読出し技術皮膚ディスプレイの信号を計測する無線センサノードを試作した。センサノードは、LED励起光源と検出用フォトダイオードからなる蛍光測定部と、測定データの無線転送部から構成され、皮膚へ貼り付けできるため薄型のフレキシブル基板上に実装した。マウスに移植した皮膚ディスプレイからの光信号を、麻酔下で読み出せることを確認した。また画像から信号を得る方法を検討した。

The purpose of this study is to establish the basic technology for understanding the information in human body, early detection of the potential for maladjustment, and expression of essential information in human body for health management. As a result, the surface of the organism is exposed to the skin, and the stem cells are transplanted into the epidermis. The cellular and biological information of different parts of the body is transformed into light molecules, and the light molecules are transformed into light molecules, and the light molecules are transformed into light molecules. This year's results are recorded below. 1. The concept and implementation of the concept of skin stem cell technology were pointed out, and the NF-kB pathway was involved in the early stage of inflammation. The method of transforming epidermal stem cell gene was established. This cell structure is a three-dimensional artificial skin, and the epidermal stem cells are used in the same way as the natural epidermal stem cells. The optical signal of the normal skin structure is detected and confirmed. In addition, the function of skin stem cells in vivo has been confirmed by transplantation of modified epidermal stem cells into three-dimensional artificial skin. In addition, the study of multiple biological reactions other than the initial inflammatory reaction 2. The test of wireless communication technology for measuring the signal of skin communication technology The LED excitation light source is installed on the substrate. The light signal of the transplant was detected. The method of obtaining the portrait signal is discussed.