文献情報
文献番号
201313059A
報告書区分
総括
研究課題名
リガンド固定化マイクロデバイスによる循環がん細胞診断デバイスの開発
課題番号
H23-３次がん-若手-003
研究年度
平成25(2013)年度
研究代表者(所属機関)
馬原 淳(独立行政法人国立循環器病研究センター 生体医工学部)
研究分担者(所属機関)
- 山岡 哲二(独立行政法人国立循環器病研究センター 生体医工学部 )
研究区分
厚生労働科学研究費補助金 疾病・障害対策研究分野 第３次対がん総合戦略研究
研究開始年度
平成23(2011)年度
研究終了予定年度
平成25(2013)年度
研究費
3,154,000円
研究者交替、所属機関変更
該当なし
研究報告書（概要版）
研究目的
本研究では、がんの転移に係わる循環がん細胞（Circulating Tumor Cells: CTCs)をマイクロチップデバイスで検出するための細胞診断デバイスを開発している。 昨年度までに、リガンド固定化剤の開発や、マイクロチップの流路構造について検討してきた。最終年度である25年度では、開発した2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine （MPC）を基礎骨格としたポリマーをリガンド固定化剤として採用し、交差型十字路をもつガラス基板のマイクロチップと動画解析ソフトウェアを用いて流路内での細胞ローリング挙動の解析、ならびに細胞ローリング画像の解析アルゴリズムを作製することで、診断デバイスのプロトタイプを構築した。
研究方法
交差型マイクロ流路に対して、Fluigent社製のマイクロポンプをPEEK製のチューブで接続して、デジタルカメラを接続した顕微鏡下にマイクロチップを設置し、循環がん細胞診断デバイスのプロトタイプとした。この装置を用いて、マイクロ流路内の内圧をコンピュータで制御したときのローリング挙動の変化をモニターした。解析には、差分法によりローリングしている細胞のみを抽出するアルゴリズムを構築した。また、培養細胞系での細胞ローリング速度の分布を解析するために、ラットの脂肪組織由来間葉系幹細胞を用いて、速度分布を定量化した。
結果と考察
マイクロチップを金型で固定して、PEEK製のチューブにより接続することで、マイクロポンプの圧力を流路内（幅３００μｍ、深さ１５０μｍ）へ均一に加圧することができた。さらに細胞懸濁液を送液して細胞の流れる様子を観察した結果、圧力のコントロールにより細胞が流れる方向や速度を制御できることが確認できた。定量的に解析するために、１０~２０μｍの粒形をもつラテックス粒子を用いて、マイクロ流路内にかける圧力に対する速度分布をプロットした結果、圧力の増加に応じて、直線的にローリング速度を制御できることが示された。また、粒子半径の違いによるローリング速度の違いは認められなかったことから、１０～２０μmのサイズの範囲内においては、粒形の影響をほぼ受けずにマイクロチップ内でローリングを誘導できることが示された。次いで、培養細胞系を用いて細胞ローリングの速度分布をマイクロチップシステムで計測した。その結果、３つの速度分布をもつヒストグラムを描写することができた。この速度分布から、フローティング細胞や、ローリング細胞、さらにはローリング速度が極めて遅い細胞フラクションを識別する事ができた。細胞のサイズによるローリング速度の変化は殆ど見られないことから、これらの速度分布は、細胞表面マーカーとリガンドとの相互作用の程度に依存するものと考えられ、ローリング速度によってマーカー密度を識別できる可能性を示唆していると考えている。
結論
マイクロポンプを接続したマイクロチップシステムを構築し、MPC系ポリマーによるリガンド固定化剤を用いることで、マイクロチップ内で細胞ローリングを誘起することができた。これらの検討から、本プロジェクトで目的としたリガンド固定化マイクロチプによる細胞診断デバイスのプロトタイプを構築することができた。本プロジェクトで得られた基礎的データを基に、検体の診断精度の評価を進めることで、循環がん細胞診断デバイスとしての有効性を実証していきたい。
公開日・更新日
公開日
2015-09-02
更新日
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