数千個の細胞から狙った1細胞を回収するマイクロピペットを開発! ー大きさや運動性が異なる細胞に対応し、任意の細胞を回収して遺伝子解析へー

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2026-09-18 九州大学

九州大学などの研究グループは、数千個の細胞から狙った1細胞を高速・高精度に回収できる、交換可能なマイクロ流体チップ搭載マイクロピペットを開発した。膜構造の異なる3種類のチップを使い分けることで、最短2.7msの高速応答と、理論上0.15pL~104nLという約70万倍の液量制御範囲を実現。高速遊泳するユーグレナや大型のボルボックスを個別に回収できたほか、動物細胞では、顕微鏡で確認した抗体分泌状態を基準に任意の細胞を選択・回収し、その遺伝子発現を解析することにも成功した。細胞の形態・運動・分泌状態と遺伝子発現を同一細胞で対応付けられるため、生物学・医療における高精度な単一細胞解析への応用が期待される。

数千個の細胞から狙った1細胞を回収するマイクロピペットを開発! ー大きさや運動性が異なる細胞に対応し、任意の細胞を回収して遺伝子解析へー

<関連情報>

画像誘導による単一細胞分離のための交換可能な膜ポンプチップを組み込んだマイクロピペット Micropipette integrated with exchangeable membrane-pump chips for imaging-guided single-cell isolation

Nariaki Kiyama, Makoto Saito, Yoko Yamanishi, Mai Yamagishi, Yoshitaka Shirasaki, Shinya Sakuma
Sensors and Actuators B: Chemical  Available online: 26 August 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.snb.2026.140767

Highlights

  • Micropipette integrated with exchangeable chips was developed.
  • Mechanics-based design enabled flow control tailored to cell size and motility.
  • Tunable volumetric resolution and millisecond-scale response were achieved.
  • Euglena and Volvox were isolated with > 90% viability.
  • The micropipette enabled secretion imaging-guided isolation for single-cell RT-qPCR.

Abstract

Micropipetting provides a technological basis for single-cell analysis that preserves cell-specific behavioral information, thereby enabling imaging-guided single-cell isolation. However, broad applicability across diverse cell sizes and motilities remains constrained by the difficulty of achieving a wide controllable-volume range while maintaining fast and precise flow control. Here, we present a piezo-driven micropipette integrated with exchangeable membrane-pump chips that enables selection of the controllable-volume range through chip replacement and provides tunable volumetric control with resolutions of 0.15, 0.60, and 1.50 pL and response times on the order of 10 ms. Using this platform, we isolated individual Euglena gracilis and Volvox carteri with viabilities exceeding 90%. We further combined live-cell imaging of antibody secretion activity, micropipette-based isolation, and downstream RT-qPCR for hybridoma and Jurkat cells. This platform provides a route to link dynamic cellular phenotypes with downstream molecular analysis in the same cell.

生物工学一般
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