抗体修飾ナノ針を用いた細胞選別装置の開発

本研究では生きた細胞にダメージを与えることなく、自然な状態を維持したまま細胞内のタンパク質を検出することによって細胞を解析する技術を開発することを目的とした。原子間力顕微鏡(AFM)とAFM探針を直径200μm長さ10μmに加工したナノニードルを組み合わせた装置を用いることで正確な細胞への挿入操作が可能である。抗体を修飾したナノニードルを細胞に挿入すると細胞内で抗原抗体複合体を形成し、抜去動作の際に強制的に破断させられ、このときの力学応答を観察することで細胞内タンパク質の有無を力というパラメーターで評価することができる。まず標的タンパク質として神経幹細胞マーカータンパク質である中間径フィラメントnestinを選択し、nestin陽性細胞P19とnestin陰性細胞NIH3T3に対して測定を行ったところ、P19でのみ1-3nN程度の力学応答が観察された。抗体をブロッキングした場合、またはshRNAによりP19のnestinの発現を抑制した時には力学応答が見られなくなったことから特異的に検出できていることを示すことができた。さらに、nestinは乳がん細胞において悪性度を示すマーカータンパク質として注目されていることから、悪性度の異なる乳がん細胞のnestinを本手法により検出を行ったところ悪性度が高まるにつれて力学応答が大きくなり、本手法によってマーカータンパク質を定量的に評価し、細胞を解析することができたことを示した。また、actin、neurofilamentの検出に成功し、本手法がnestinに限定されず他の細胞骨格系のタンパク質の検出に応用できることが示された。本手法は自然な状態の細胞の細胞内タンパク質を無標識で検出できる唯一の技術であり、再生医療分野に貢献できると考えている。

本研究では生きた細胞にダメージを与えることなく、自然な状態を維持したまま細胞内のタンパク質を検出することによって細胞を解析する技術を開発することを目的とした。原子間力顕微鏡(AFM)とAFM探針を直径200μm長さ10μmに加工したナノニードルを組み合わせた装置を用いることで正確な細胞への挿入操作が可能である。抗体を修飾したナノニードルを細胞に挿入すると細胞内で抗原抗体複合体を形成し、抜去動作の際に強制的に破断させられ、このときの力学応答を観察することで細胞内タンパク質の有無を力というパラメーターで評価することができる。まず標的タンパク質として神経幹細胞マーカータンパク質である中間径フィラメントnestinを選択し、nestin陽性細胞P19とnestin陰性細胞NIH3T3に対して測定を行ったところ、P19でのみ1-3nN程度の力学応答が観察された。抗体をブロッキングした場合、またはshRNAによりP19のnestinの発現を抑制した時には力学応答が見られなくなったことから特異的に検出できていることを示すことができた。さらに、nestinは乳がん細胞において悪性度を示すマーカータンパク質として注目されていることから、悪性度の異なる乳がん細胞のnestinを本手法により検出を行ったところ悪性度が高まるにつれて力学応答が大きくなり、本手法によってマーカータンパク質を定量的に評価し、細胞を解析することができたことを示した。また、actin、neurofilamentの検出に成功し、本手法がnestinに限定されず他の細胞骨格系のタンパク質の検出に応用できることが示された。本手法は自然な状態の細胞の細胞内タンパク質を無標識で検出できる唯一の技術であり、再生医療分野に貢献できると考えている。