光ピンセットを利用した浮遊ES細胞の単一細胞計測による分化誘導ダイナミクスの解明

使用光镊对浮动 ES 细胞进行单细胞测量来阐明分化诱导动力学

基本信息

批准号：
17034048
负责人：
岸田昌浩
金额：
$ 2.88万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題は光ピンセットを用いて細胞を浮遊させ,そのまま培養および分析を行う新しい計測手法の構築,ならびに本手法を用いた細胞特性の解明を目的とした。1.浮遊単一細胞計測システムの構築およびES細胞のダイナミクス観察浮遊単一細胞計測のために新規システムを独自に構築した。具体的には,顕微鏡とレーザーを組み合わせて光ピンセットを作製した。また顕微鏡上で細胞培養でき,かつ培地交換ができるよう設計したフローセルを作製した。長期間観察のためにCCDカメラを取り付けパソコンで画像を解析した。本システムを用いて光ピンセットで捕捉した未分化ES細胞を調べた。その結果,細胞は培養皿上で示す様子と同様に,浮遊した状態でも仮足を出し入れしてダイナミックな形態変化を示すことが分かった。さらに約12時間後,細胞が分裂する様子が観察され,光ピンセットによる捕捉状態でも細胞が生存可能であることが分かった。2.単一細胞計測によるES細胞の動的形態変化と細胞機能の関関係の解明 ES細胞の動的な形態変化を詳細に調べた結果,形態変化の程度が大きい細胞ほど機能が高いことを初めて見出した。特に,培養初期段階の動的形態変化が大きいものは寿命が長いことが明らかとなった。細胞懸濁液からランダムに40個サンプリングしそれぞれ1分間ずつ顕微鏡で観察して形態変化の大小を調べ,懸濁液中の形態変化の大きい細胞の割合αを求めた。次に細胞を培養して72時間後の細胞数を計数し細胞増加率R_<0→72>を調べた。同様の操作を多数のサンプルで繰返してαとR_<0→72>の関係を調べた。その結果αとR_<0→72>は比例関係にあることが分かった。さらに詳細に解析すると,形態変化の大きい細胞は増殖するが形態変化の小さい細胞は死滅する傾向にあることが分かった。これは染色剤による前処理を必要とせず,1分間観察するだけでその後の細胞の寿命を予測することができることを意味する。3.表面修飾粒子の合成本システムにおいて2本の光ピンセットをそれぞれ独立に操作することによって、外的物質との接着が細胞の成長や分化に及ぼす効果を調べることができる。本研究では物理的および化学的相互作用が細胞に及ぼす影響を調べる目的として,形状が複雑なシリカ構造体および生体分子で被覆したシリカ粒子を化学的に合成した。

该研究主题旨在构建一种新的测量方法，在该方法中，使用光学镊子悬挂细胞，按原样进行培养和分析，并使用此方法阐明细胞性质。 1。浮动的单细胞测量系统的构建和ES电池的观察，建立了一个新系统，用于浮动单细胞测量。具体而言，通过将显微镜和激光器组合来产生光学镊子。此外，制备了一个流动池，该流池旨在使细胞培养在显微镜下培养并允许中等交换。为了长期观察，安装了CCD摄像头，并在计算机上分析了图像。使用该系统检查了用光镊捕获的未分化的ES细胞。结果表明，与培养皿上所示的状态相似，细胞即使在浮动状态下插入和去除阴茎也表现出动态形态变化。大约12个小时后，观察到细胞被划分，发现即使被光镊子捕获，细胞也可以生存。 2。在详细研究ES细胞的动态形态变化后，通过单细胞测量来阐明ES细胞中动态形态变化与细胞功能之间的关系，首次发现具有更大程度的形态学变化的细胞更有可能具有更高的功能。特别是，已经揭示了在文化早期阶段具有较大动态形态变化的人的寿命更长。从细胞悬浮液中随机抽样40个细胞，并通过显微镜观察1分钟，以确定形态变化的大小，并确定了悬浮液的形态变化较大的细胞的比例α。然后将细胞培养，并在72小时后计数细胞数，以确定细胞生长速率R_ <0→72>。在许多样本上重复了相同的步骤，以检查α和R_ <0→72>之间的关系。结果表明α和r_ <0→72>是比例的。进一步的分析表明，具有较大形态学变化的细胞往往会增殖，但是具有较小形态学变化的细胞往往会死亡。这意味着不需要对污渍进行预处理，并且只需观察一分钟就可以预测细胞的后续寿命。 3。通过在该系统中独立操纵两个光学镊子来合成表面修饰的颗粒，可以研究外部物质对细胞生长和分化的粘附的影响。在这项研究中，我们将涂有复杂形状和生物分子的二氧化硅颗粒化学合成，目的是研究物理和化学相互作用对细胞的影响。