工藤 光, 工藤 信樹

Hikaru KUDO, Nobuki KUDO

北海道大学大学院情報科学研究科生命人間情報科学専攻

Division of Bioengineering and Bioinformatics, Graduate School of Information Science and Technology Hokkaido University

キーワード :

【目的】
以前我々は，生体組織に近い硬さのゲル上に培養した細胞にソノポレーションを行い，柔軟な足場層を用いた場合には膜損傷率が低下することを示した．今回は，そのメカニズムを明らかにするために，細胞と膨張・収縮する微小気泡の相互作用を高速度撮影により検討した結果について報告する．
【方法】
細胞培養用足場層として，ヤング率1.4 kPaの5％アクリルアミドゲルを用いた．20 mm角，厚さ1 mmのアクリル樹脂板の中央に直径8 mmの穴を開け，その内部にゲルを満たした．細胞との親和性を向上するためにゲル表面をコラーゲン（Cellmatrix Type I-C，新田ゼラチン）でコーティングした上で，ヒト前立腺がん細胞を培養することにより，細胞サンプルを作製した．倒立型顕微鏡のステージ上に置いた水槽の底面に穴を開け，下面をカバーガラスで塞ぎ，上面に細胞サンプルを下向きに設置して観察チャンバとした．観察チャンバ内は超音波造影剤Levovistの懸濁液で満たし，浮上した気泡が細胞に接触するのを待って，中心周波数1 MHz，最大負圧1.3 MPaのパルス超音波を照射した．気泡の高速なふるまいを高速度カメラ（Ultranac，ナックイメージテクノロジー）を用い毎秒400万コマの撮影速度で高速度撮影した．また，高速度撮影ではコントラストの低い細胞を描出できないため，超音波照射前後の細胞の静止画像を撮影した．実験は，ゲル上に細胞を培養した12サンプルと，比較のためカバーガラス上に直接細胞を培養した14サンプルを用いて行った．
【結果・考察】
ゲル足場層に培養した細胞に付着した気泡の高速度撮影結果の一例をFig．1に示す．気泡が付着している細胞は観察されず，気泡のみが描出されている．図には気泡が膨張した時相の画像のみを示してあり，膨張・収縮を繰り返すとともに気泡像のピントがずれていく，すなわち気泡が細胞から離れていく様子が捉えられている．また，Fig．2はFig．1に示したサンプルの超音波照射前後の明視野像である．気泡が付着していた部位に変化は見られず，気泡が細胞から離れたため，細胞に変化が生じなかったものと考えられた．気泡のピントがずれる現象は，ゲル上の細胞では10/12で観察されたのに対し，硬いカバーガラス上の細胞では1/14でしか認められなかった．柔軟な足場層に培養した細胞で膜損傷率が低下する原因は，気泡が離れる方向に移動するためと考えられた．本研究の一部は科研費（23300182，25560233）により行われた．