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Research Results 研究成果

电気机械的穿孔法(エレクトロメカニカルポレーション)による细胞への分?导?促进

?电界诱起気泡の挙动制御が细胞の遗伝?操作に贡献? 2022.10.21
研究成果Technology

ポイント

  • 诱电体で覆われた微细电极からなるコアシェル构造(注1)のバブルインジェクターを応?し、前例のないエレクトロメカニカルポレーションを提案し、指向性电界诱起気泡(注2)の?物医?学へのユーザビリティを例証しました。
  • 细胞悬浊液の粘度を调整し、マイクロバブルを繰り返し膨张?収缩させることで、细胞への遗伝?导?を促进させ、さまざまな种类の细胞に?きな分?を导?することに成功しました。
  • 本操作技术は、创薬研究?遗伝??学?流体医?学など、多くの分野での贡献が期待されます。

概要

 九州大学大学院工学研究院の黄文敬特任助教、佐久间臣耶准教授、鸟取直友助教、山西阳子教授、产业技术総合研究所生物プロセス研究部门の菅野茂夫主任研究员らの研究グループは、电界により诱起される気泡を制御して、细胞に力学刺激を与えることで、効率的に细胞膜に穿孔し、数メガダルトン(注3)の分子を细胞へ导入することに成功しました。

 细胞膜穿孔技术は、细胞内で発现した生体分子の活性を可视化するだけでなく、遗伝子操作を可能にする技术でもあります。しかしながら、巨大なゲノム情报を持ちうる大きな分子を细胞へ导入することは困难です。本研究では、この技术を见直すことで、诱电体材料で覆われた微细电极からなるコアシェル构造のマイクロバブルインジェクター(下図)を用いて、エレクトロメカニカルポレーションで细胞に穿孔をつくり、巨大なゲノム情报を持つ大きな分子を细胞へ导入できることを示しました。电极にパルス电圧を印加することで、电极の先端にマイクロバブルが発生し、细胞に电気と机械的刺激を同时に与えることができるようになりました。このような独创的な手法を用いることで、一般に分子の导入が困难とされている骨芽细胞やクラミドモナスにも、数メガダルトンの分子を导入することを可能にしました。特に、细胞悬浊液の粘度を高めること(下図叠)で导入効率が向上することを见いだし、これは电界诱起気泡の繰り返しの膨张?収缩(振动波)によって达成されたと推定されます(下図)。さまざまな种类の细胞への适用が可能であることから、新たな遗伝子工学への応用が数多く期待されます。

 本研究は、2022年10月20日(日本時間)に英国王立化学会の科学ジャーナル「Lab on a Chip」に掲載されました。

(础)バブルインジェクター。(叠)エレクトロメカニカルポレーションの概念図。低浓度または?浓度の细胞の悬浊液は、电界と?学の両?の刺激に同时に曝されます。浓度が低い场合、细胞への机械的刺激が?さいと考えられます。??、?浓度悬浊液の场合、细胞はバブル周辺に集积し、マイクロバブルの持続的な振动に曝され、膜の穿孔を促进します。

用语解説

注1)コアシェル构造:テフロンチューブにタングステンワイヤーを挿入した构造
注2)指向性电界诱起気泡:电気により発生する真っ直ぐに进む気泡のこと
注3)メガダルトン: 原子や分子の質量を表す慣用的に使われる単位で、質量数12の炭素原子、12Cの1/12を1ダルトンとしたとき、その106 倍の単位

论文情报

タイトル:&苍产蝉辫;
著者名: Wenjing Huang, Shinya Sakuma, Naotomo Tottori, Shigeo S. Sugano and Yoko Yamanishi
掲載誌: Lab on a chip
顿翱滨:10.1039/诲2濒肠00628蹿

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