JP7152706B2 - Method for measuring mechanical properties of yeast cells, and screening method for yeast cells based on mechanical properties - Google Patents

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本発明は、原子間力顕微鏡を用いた酵母細胞の力学特性の測定方法、及び力学特性に基づいた酵母細胞のスクリーニング方法に関する。 The present invention relates to a method for measuring the mechanical properties of yeast cells using an atomic force microscope, and a screening method for yeast cells based on the mechanical properties.

原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscopy:AFM)は、酵母等の微生物細胞の剛性等の力学特性を単一の細胞単位で計測できる手法である(非特許文献1及び非特許文献2)。 Atomic Force Microscopy (AFM) is a technique capable of measuring mechanical properties such as rigidity of microbial cells such as yeast in single cell units (Non-Patent Documents 1 and 2).

酵母細胞に限らず、生細胞は、同種の細胞であっても、個々の細胞の個性(例えば、形態、機能及び力学特性)には大きなばらつきが存在する。したがって、細胞の力学特性から細胞の状態を識別することが可能になることが期待される。現在、細胞単位での力学的識別については、動物細胞(正常細胞とがん細胞の力学的識別)を用いた研究報告がある(非特許文献3)。 Not only yeast cells but also living cells, even cells of the same type, have great variations in individual cell characteristics (eg, morphology, function and mechanical properties). Therefore, it is expected that it will become possible to identify the cell state from the mechanical properties of the cell. Currently, there is a research report using animal cells (mechanical discrimination between normal cells and cancer cells) for dynamic discrimination in cell units (Non-Patent Document 3).

細胞単位での力学的識別を高い精度で行うためには、個々の細胞の個性に由来する偏差の定量化の精度を上げる必要がある。細胞壁を持たない動物細胞においては、最近、AFMを用いて多数の単一細胞の力学特性の測定値から測定誤差を除去して細胞本来の個性に由来する偏差を抽出することに成功している(非特許文献4)。他方、細胞壁を有し、動物細胞と比べて弾性率が数桁大きい酵母細胞においては、AFMを用いて多数の単一細胞の力学特性の計測には成功しているが(非特許文献5)、細胞本来の個性に由来する偏差を定量化するには至っていない。 In order to perform dynamic discrimination on a cell-by-cell basis with high accuracy, it is necessary to improve the accuracy of quantification of deviations derived from the individuality of individual cells. In animal cells that do not have a cell wall, recently, using AFM, we have succeeded in removing measurement errors from the measurement values of the mechanical properties of many single cells and extracting deviations derived from the original individuality of the cells. (Non-Patent Document 4). On the other hand, in yeast cells that have a cell wall and have an elastic modulus that is several orders of magnitude greater than that of animal cells, the mechanical properties of many single cells have been successfully measured using AFM (Non-Patent Document 5). , has not yet been able to quantify deviations derived from cell innate individuality.

Applied and Environmental Microbiology,2016年,82(15),pp.4789-4801Applied and Environmental Microbiology, 2016, 82(15), pp. 4789-4801 Nature protocols,2008年,3(7),pp.1132-1138Nature protocols, 2008, 3(7), pp. 1132-1138 Nature Nanotechnology,2007年,2(12),pp.780-783Nature Nanotechnology, 2007, 2(12), pp. 780-783 Biophysical Journal,2013年,105,pp.1093-1102Biophysical Journal, 2013, 105, pp. 1093-1102 Nature Protocols,2015年,10(1),pp.199-204Nature Protocols, 2015, 10(1), pp. 199-204

細胞本来の個性に由来する偏差を定量化するには、非特許文献4に記載されるように細胞本来の個性に由来する偏差と測定による偏差(測定誤差)とを分離するか、又は測定による偏差(測定誤差)を最小限に抑えることが必要である。 In order to quantify the deviation derived from the original individuality of the cell, the deviation derived from the original individuality of the cell and the deviation due to measurement (measurement error) are separated as described in Non-Patent Document 4, or It is necessary to minimize deviations (measurement errors).

本発明は、原子間力顕微鏡を用いた酵母細胞の力学特性の測定に際し、測定による偏差(測定誤差)が充分に低減された測定方法を提供することを目的とする。本発明はまた、細胞単位での力学的識別の精度がより高められた、力学特性に基づいた酵母細胞のスクリーニング方法を提供することも目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for measuring the mechanical properties of yeast cells using an atomic force microscope, in which deviation (measurement error) due to measurement is sufficiently reduced. Another object of the present invention is to provide a screening method for yeast cells based on mechanical properties, in which the accuracy of mechanical discrimination on a cell-by-cell basis is enhanced.

本発明は、原子間力顕微鏡を用いた酵母細胞の力学特性の測定方法であって、支持体表面に固定化された酵母細胞を用意するステップと、単一の酵母細胞の複数の測定対象領域に対して原子間力顕微鏡を用いた測定を行い、各測定対象領域における酵母細胞の高さ及び力学特性の測定値を得るステップと、酵母表面の傾斜角が20°以下になる測定対象領域のうち、いずれか1つの測定対象領域における力学特性の測定値を当該酵母細胞の力学特性として、又はいずれか2つ以上の測定対象領域における力学特性の測定値の統計値を当該酵母細胞の力学特性として決定するステップと、を含む、酵母細胞の力学特性の測定方法を提供する。 The present invention is a method for measuring the mechanical properties of yeast cells using an atomic force microscope, comprising the steps of preparing yeast cells immobilized on the surface of a support; A step of measuring the height and mechanical properties of the yeast cells in each measurement target area by performing measurement using an atomic force microscope, and the measurement target area where the inclination angle of the yeast surface is 20 ° or less Among them, the measured value of the mechanical properties in any one measurement target region is set as the mechanical properties of the yeast cell, or the statistical value of the measured values of the mechanical properties in any two or more measurement target regions is set as the mechanical properties of the yeast cell and determining the mechanical properties of yeast cells.

本発明は、原子間力顕微鏡を用いた酵母細胞の力学特性の測定において、力学特性の測定値のばらつきが、測定対象領域における細胞形状(細胞表面の傾斜)に依存するという知見を見出したことに基づく。すなわち、本発明に係る測定方法は、単一の酵母細胞に対して複数の測定対象領域において高さ(細胞表面と支持体との鉛直方向の距離)及び力学特性を測定し、得られた測定値のうち、酵母表面の傾斜角が所定値以下になる測定対象領域における測定値を選択して酵母細胞の力学特性を決定するものであるため、測定による偏差(測定誤差)が充分に低減される。 The present invention found that, in measuring the mechanical properties of yeast cells using an atomic force microscope, the variation in the measured values of the mechanical properties depends on the cell shape (inclination of the cell surface) in the measurement target area. based on. That is, the measurement method according to the present invention measures the height (vertical distance between the cell surface and the support) and mechanical properties in a plurality of measurement target regions for a single yeast cell, and the obtained measurement Among the values, the measurement values in the measurement target area where the tilt angle of the yeast surface is a predetermined value or less are selected to determine the mechanical properties of the yeast cells, so the deviation (measurement error) due to the measurement is sufficiently reduced. be.

本発明に係る測定方法では、上記統計値が、平均値であってもよい。酵母表面の傾斜角が所定値以下になる複数の測定対象領域における測定値の平均値を採用することにより、より精度よく酵母細胞の力学特性を決定することができる。 In the measuring method according to the present invention, the statistical value may be an average value. By adopting the average value of the measured values in a plurality of measurement target regions where the tilt angle of the yeast surface is equal to or less than a predetermined value, the mechanical properties of yeast cells can be determined with higher accuracy.

本発明に係る測定方法では、上記力学特性が、弾性率及び吸着力のいずれか一方、又は両方であってもよい。弾性率は、酵母細胞の弾性(例えば、形状を維持する能力)の指標となる。吸着力は、酵母細胞表面の物性(例えば、細胞間相互作用の能力)の指標となる。 In the measuring method according to the present invention, the mechanical property may be either one or both of the elastic modulus and the adsorption force. Elastic modulus is a measure of the elasticity (eg, ability to maintain shape) of yeast cells. Adsorptivity is an indicator of yeast cell surface physical properties (eg, capacity for cell-cell interactions).

本発明に係る測定方法では、複数の測定対象領域が、1辺6~10μmの四角形領域を複数の1辺1~3μmの四角形領域に分割した各領域であることが好ましい。これにより、各測定対象領域における酵母細胞の高さ及び力学特性の測定値をより効率よく得ることができる。 In the measuring method according to the present invention, it is preferable that the plurality of measurement target regions be regions obtained by dividing a square region with a side of 6 to 10 μm into a plurality of square regions with a side of 1 to 3 μm. This makes it possible to more efficiently obtain the measured values of the yeast cell height and mechanical properties in each measurement target region.

本発明はまた、力学特性に基づいた酵母細胞のスクリーニング方法であって、複数の被験酵母細胞が支持体表面に固定化されたサンプルを用意するステップと、各被験酵母細胞に対して本発明に係る測定方法を実施し、各被験酵母細胞の力学特性を決定するステップと、決定された力学特性に基づき所望の酵母細胞を選抜するステップと、を含む、力学特性に基づいた酵母細胞のスクリーニング方法を提供する。 The present invention also provides a method for screening yeast cells based on mechanical properties, comprising the steps of preparing a sample in which a plurality of test yeast cells are immobilized on a support surface; A method of screening yeast cells based on mechanical properties, comprising the steps of: determining the mechanical properties of each test yeast cell by performing such a measurement method; and selecting the desired yeast cells based on the determined mechanical properties. I will provide a.

本発明に係るスクリーニング方法は、各被験酵母細胞の力学特性を決定する際に、本発明に係る測定方法を採用しているため、各被験酵母細胞の力学特性の値は、測定による偏差(測定誤差)が充分に低減されており、各被験酵母細胞本来の個性に由来する偏差が充分に反映されている。このため、本発明に係るスクリーニング方法は、細胞単位での力学的識別の精度がより高められている。 Since the screening method according to the present invention employs the measurement method according to the present invention when determining the mechanical properties of each test yeast cell, the value of the mechanical properties of each test yeast cell is a deviation due to measurement (measurement error) is sufficiently reduced, and the deviation derived from the original individuality of each test yeast cell is fully reflected. Therefore, the screening method according to the present invention further enhances the accuracy of mechanical identification on a cell-by-cell basis.

本発明に係るスクリーニング方法は、原子間力顕微鏡に付設された細胞採取手段により、選抜された酵母細胞を単離するステップを更に含むことが好ましい。単離した酵母細胞は、所望の用途に使用することができる。 The screening method according to the present invention preferably further comprises a step of isolating the selected yeast cells by means of cell collecting means attached to the atomic force microscope. The isolated yeast cells can be used for any desired purpose.

本発明によれば、原子間力顕微鏡を用いた酵母細胞の力学特性の測定に際し、測定による偏差(測定誤差)が充分に低減された測定方法を提供することができる。また、本発明によれば、細胞単位での力学的識別の精度がより高められた、力学特性に基づいた酵母細胞のスクリーニング方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the measurement method by which the deviation (measurement error) by a measurement is fully reduced can be provided in the measurement of the mechanical property of a yeast cell using an atomic force microscope. Moreover, according to the present invention, it is possible to provide a screening method for yeast cells based on mechanical properties, in which the accuracy of mechanical identification on a cell-by-cell basis is further enhanced.

AFMを用いた酵母細胞の力学特性の測定方法を説明するための模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a method for measuring mechanical properties of yeast cells using AFM. 単一の酵母細胞の複数の測定対象領域において酵母細胞の高さ及び力学特性を測定する方法を説明するための模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a method of measuring the height and mechanical properties of a yeast cell in a plurality of measurement target regions of a single yeast cell. 複数の測定対象領域の設定方法の一例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a method for setting a plurality of measurement target areas; 弾性率(ヤング率E(Pa)の対数表示LogE)、LogEの標準偏差(σ(Pa))及び酵母表面の傾斜角(Slope(°))を酵母細胞の頂点(高さが最大となる点)からの距離(鉛直方向の距離(Height)及び鉛直方向に垂直な面における距離(Distance))の関数としてプロットしたグラフである。Elastic modulus (logarithmic representation of Young's modulus E (Pa) Log E), standard deviation of Log E (σ E (Pa)) and yeast surface slope angle (Slope (°)) 2 is a graph plotted as a function of distance (height in the vertical direction and distance in the plane perpendicular to the vertical direction) from the point). 一実施形態に係る細胞採取手段を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a cell collecting means according to one embodiment; 試験例2の結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the results of Test Example 2; 試験例3の結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the results of Test Example 3; 試験例4の結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the results of Test Example 4;

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiments for carrying out the present invention will be described in detail below. However, the present invention is not limited to the following embodiments.

〔酵母細胞の力学特性の測定方法〕
本実施形態に係る酵母細胞の力学特性の測定方法は、原子間力顕微鏡(AFM)を用いるものであり、支持体表面に固定化された酵母細胞を用意するステップと、単一の酵母細胞の複数の測定対象領域に対して原子間力顕微鏡を用いた測定を行い、各測定対象領域における酵母細胞の高さ及び力学特性の測定値を得るステップと、酵母表面の傾斜角が20°以下になる測定対象領域のうち、いずれか1つの測定対象領域における力学特性の測定値を当該酵母細胞の力学特性として、又はいずれか2つ以上の測定対象領域における力学特性の測定値の統計値を当該酵母細胞の力学特性として決定するステップと、を含む。
[Method for measuring mechanical properties of yeast cells]
The method for measuring the mechanical properties of yeast cells according to the present embodiment uses an atomic force microscope (AFM), and includes the steps of preparing yeast cells immobilized on the surface of a support, and A step of performing measurement using an atomic force microscope on a plurality of measurement target regions to obtain measured values of the height and mechanical properties of the yeast cells in each measurement target region; Among the measurement target regions, the measured value of the mechanical properties in any one measurement target region is set as the mechanical properties of the yeast cell, or the statistical value of the measurement values of the mechanical properties in any two or more measurement target regions and determining as a mechanical property of the yeast cell.

本実施形態に係る測定方法において、被測定対象となる酵母細胞は支持体表面に固定化されたものを用意する。支持体表面への固定化の強度は、AFMでの測定の際に酵母細胞が移動しない程度の強度があればよい。また、測定後の酵母細胞を更に培養又は単離する場合は、酵母細胞の生存に影響を与えない強度であることが好ましい。 In the measurement method according to this embodiment, the yeast cells to be measured are immobilized on the surface of a support. The strength of immobilization on the surface of the support may be such that the yeast cells do not migrate during AFM measurement. Moreover, when further culturing or isolating the yeast cells after the measurement, it is preferable that the strength is such that the survival of the yeast cells is not affected.

酵母細胞を固定化するための支持体は特に制限されず、任意の形状を有するものであってよく、また任意の素材で形成されたものであってもよい。支持体の形状としては、例えば、平板プレート(培養ディッシュ等)、所定のピッチ(例えば、15μm)で所定の深さ(例えば、5μm)のウェルが多数(例えば、100~1000)形成されたプレート(マイクロアレイ用プレート)が挙げられる。支持体を形成する素材としては、例えば、ガラス、細胞培養器具に汎用されるプラスチック(例えば、ポリプロピレン、ポリスチレン)、ゴム(例えば、シリコーン、ポリジメチルシロキサン)が挙げられる。 A support for immobilizing yeast cells is not particularly limited, and may have any shape and may be made of any material. Examples of the shape of the support include a flat plate (culture dish, etc.), and a plate in which a large number (eg, 100 to 1,000) of wells having a predetermined pitch (eg, 15 μm) and a predetermined depth (eg, 5 μm) are formed. (microarray plate). Materials for forming the support include, for example, glass, plastics commonly used for cell culture instruments (eg, polypropylene, polystyrene), and rubbers (eg, silicone, polydimethylsiloxane).

支持体の表面は、本技術分野において細胞及び組織の接着及び固定に汎用される表面処理が施されたものであってもよい。表面処理の具体例としては、ゼラチンコート処理、ポリLリジンコート処理、接着タンパク質コート処理が挙げられる。 The surface of the support may be one subjected to a surface treatment that is widely used in this technical field for adhesion and fixation of cells and tissues. Specific examples of surface treatments include gelatin coating, poly-L-lysine coating, and adhesive protein coating.

AFMでの測定の際に酵母細胞が移動しない程度の強度に加え、酵母細胞の生存に影響を与えない強度が得られるという観点から、酵母細胞を固定化する支持体としては、ポリLリジンコート処理が施されたマイクロアレイプレートが好ましく、ポリLリジンコート処理が施されたガラス製マイクロアレイプレートがより好ましい。マイクロアレイプレートは、酵母細胞の固定化により適することから、10~20μmのピッチで深さ3~8μmのウェルが多数形成されたプレートであることが好ましい。 In addition to the strength to the extent that the yeast cells do not move during measurement with AFM, the strength that does not affect the survival of the yeast cells can be obtained. A treated microarray plate is preferred, and a poly-L-lysine-coated glass microarray plate is more preferred. Since the microarray plate is more suitable for immobilizing yeast cells, it is preferably a plate having a large number of wells with a pitch of 10 to 20 μm and a depth of 3 to 8 μm.

本実施形態に係る測定方法は、支持体表面に固定化された酵母細胞に対し、単一の酵母細胞の複数の測定対象領域に対して原子間力顕微鏡を用いた測定を行い、各測定対象領域における酵母細胞の高さ及び力学特性の測定値を得る。 In the measurement method according to the present embodiment, yeast cells immobilized on the surface of a support are subjected to measurement using an atomic force microscope for a plurality of measurement target regions of a single yeast cell, and each measurement target Obtain measurements of yeast cell height and mechanical properties in the area.

AFMを用いた測定では、AFMのカンチレバー先端の探針(プローブ)と酵母細胞との間に働く引力又は斥力を、カンチレバーのたわみ量から測定する。カンチレバーのたわみ量は、公知の変位検出方法(例えば、レーザー光をカンチレバーに照射し反射光の変位を測定する)で測定することができる。 In the measurement using AFM, the attractive force or repulsive force acting between the probe at the tip of the AFM cantilever and the yeast cell is measured from the deflection amount of the cantilever. The amount of deflection of the cantilever can be measured by a known displacement detection method (for example, irradiating the cantilever with laser light and measuring the displacement of the reflected light).

図1は、AFMを用いた酵母細胞の力学特性の測定方法を説明するための模式図である。図1に示すAFM100は、その測定部において、Zスキャナ1、Yスキャナ2及びXスキャナ3で構成される試料載置部にディッシュ6が載置されている。ディッシュ6は底部にウェル7が多数形成されており、各ウェル7内の表面に酵母細胞8が固定化されている。固定化された酵母細胞8に対し、カンチレバー4の先端の探針(プローブ)5でZ方向に走査することで酵母細胞の高さ及び力学特性を測定する。なお、図1には、試料載置部がXYZ方向に移動する態様を示しているが、カンチレバー4及びプローブ5がXYZ方向に移動するものであってもよい。 FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a method for measuring mechanical properties of yeast cells using AFM. In the AFM 100 shown in FIG. 1, a dish 6 is mounted on a sample mounting section composed of a Z scanner 1, a Y scanner 2 and an X scanner 3 in the measurement section. A number of wells 7 are formed in the bottom of the dish 6 , and yeast cells 8 are immobilized on the surface within each well 7 . By scanning the immobilized yeast cells 8 in the Z direction with a probe 5 at the tip of the cantilever 4, the height and mechanical properties of the yeast cells are measured. Although FIG. 1 shows a mode in which the sample mounting portion moves in the XYZ directions, the cantilever 4 and the probe 5 may move in the XYZ directions.

酵母細胞の高さの測定値は、例えば、コンタクトモード、ノンコンタクトモード、インターミッテントコンタクトモード又はフォースモードで酵母細胞表面の凹凸のAFM像を測定することで得ることができる。酵母細胞の弾性率の測定値は、例えば、非特許文献1に記載される方法に従い、フォースモードで酵母細胞表面のAFM像を測定し、ヤング率として得ることができる。なお、特記しない限り、本明細書において「弾性率」とは「ヤング率」を意味する。酵母細胞の吸着力の測定値は、例えば、細胞及び組織の表面接着及び固定に汎用される表面処理(例えば、ポリLリジンコート処理)を施したプローブ5を使用し、フォースモードでAFM像を測定することで得ることができる。 The yeast cell height measurement value can be obtained, for example, by measuring an AFM image of unevenness on the yeast cell surface in contact mode, non-contact mode, intermittent contact mode, or force mode. The measured value of the elastic modulus of yeast cells can be obtained as Young's modulus by measuring an AFM image of the yeast cell surface in force mode according to the method described in Non-Patent Document 1, for example. In this specification, the term "elastic modulus" means "Young's modulus" unless otherwise specified. The measurement value of the adsorption force of yeast cells is obtained by, for example, using a probe 5 subjected to a surface treatment (for example, poly-L lysine coating treatment) that is widely used for surface adhesion and fixation of cells and tissues, and AFM images in force mode. It can be obtained by measuring.

本実施形態に係る測定方法では、単一の酵母細胞の複数の測定対象領域において酵母細胞の高さ及び力学特性を測定し、各測定対象領域における測定値のセット(高さ及び力学特性)を複数得る。 In the measurement method according to the present embodiment, the height and mechanical properties of the yeast cell are measured in a plurality of measurement target regions of a single yeast cell, and a set of measurement values (height and mechanical properties) in each measurement target region is calculated. Get multiple.

図2は、単一の酵母細胞の複数の測定対象領域において酵母細胞の高さ及び力学特性を測定する方法を説明するための模式図である。図2に示すように、まずZスキャナ1により、ウェル7に固定化された酵母細胞8の第1の測定対象領域をカンチレバー4の先端のプローブ5で測定が可能な位置に移動させる(図2(A))。次いで、Zスキャナ1、Yスキャナ2及びXスキャナ3を移動させながら、第1の測定対象領域におけるAFM像を測定する(図2(B))。第1の測定対象領域のAFM像の測定が完了したら、Zスキャナ1、Yスキャナ2及びXスキャナ3により、酵母細胞8の第2の測定対象領域がカンチレバー4の先端のプローブ5の鉛直下方に来るように試料を移動させる(図2(C))。そして、第2の測定対象領域に対して図2(A)~(C)を繰り返す。これを予め設定した測定対象領域全てにおいて、酵母細胞の高さ及び力学特性を得るまで繰り返す。 FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a method for measuring the height and mechanical properties of a single yeast cell in multiple measurement target regions. As shown in FIG. 2, first, the Z scanner 1 moves the first measurement target region of the yeast cell 8 immobilized in the well 7 to a position where the probe 5 at the tip of the cantilever 4 can be measured (FIG. 2). (A)). Next, while moving the Z scanner 1, Y scanner 2 and X scanner 3, the AFM image in the first measurement target area is measured (FIG. 2(B)). When the measurement of the AFM image of the first measurement target region is completed, the Z scanner 1, Y scanner 2 and X scanner 3 move the second measurement target region of the yeast cell 8 vertically below the probe 5 at the tip of the cantilever 4. Move the sample so that it comes (Fig. 2(C)). Then, FIGS. 2A to 2C are repeated for the second measurement target area. This is repeated until the height and mechanical properties of yeast cells are obtained in all preset measurement target regions.

図3は、複数の測定対象領域の設定方法の一例を示す模式図である。図3は、ウェル7内に固定化された酵母細胞8を鉛直上方又は下方から観察した場合を図示したものである。図3には、一つのウェル7のみを図示している。複数の測定対象領域は、ランダムに設定することもできるが、測定対象とする領域を設定し、当該領域を重なりのない複数のサブ領域に分割してそれぞれを測定対象領域とすることもできる。例えば、測定対象とする領域を1辺6~10μmの四角形領域とし、当該四角形領域を更に重なりのない複数の1辺1~3μmの四角形領域(サブ領域)に分割して、それぞれを測定対象領域としてもよい。図3では、酵母細胞8(又はウェル7)の中心付近を含む8μm四方の正方形を測定対象とする領域として設定し、当該領域を1μm四方の正方形からなる64のサブ領域に分割し、それぞれを測定対象領域としている(測定対象領域は64箇所)。測定対象とする領域は、正方形に限られるものではないが、酵母細胞8(又はウェル7)の中心付近を含む領域に設定することが好ましい。ここでいう「中心付近」とは、酵母細胞8(又はウェル7)を鉛直上方又は下方から観察した場合に、酵母細胞8(又はウェル7)の輪郭各点からの距離が略等距離になる点である。中心付近を含む領域には、酵母細胞8の頂点(高さが最大となる点)が含まれる可能性が高く、そのため測定による偏差(測定誤差)がより一層低減される。 FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a method for setting a plurality of measurement target areas. FIG. 3 illustrates a case where yeast cells 8 immobilized in wells 7 are observed vertically from above or below. Only one well 7 is shown in FIG. A plurality of measurement target regions can be set randomly, but it is also possible to set a measurement target region, divide the region into a plurality of non-overlapping sub-regions, and use each of the sub-regions as the measurement target regions. For example, the area to be measured is a square area with a side of 6 to 10 μm, and the square area is further divided into a plurality of non-overlapping square areas (sub-areas) with a side of 1 to 3 μm. may be In FIG. 3, an 8 μm square square including the vicinity of the center of the yeast cell 8 (or well 7) is set as a measurement target area, and the area is divided into 64 sub-areas consisting of 1 μm squares. It is used as a measurement target area (there are 64 measurement target areas). The area to be measured is not limited to a square, but is preferably set to an area including the vicinity of the center of the yeast cell 8 (or well 7). The term “near the center” as used herein means that when the yeast cell 8 (or well 7) is observed vertically from above or below, the distances from each point on the contour of the yeast cell 8 (or well 7) are approximately equal. It is a point. The region including the vicinity of the center is likely to include the apex (the point where the height is maximum) of the yeast cell 8, so that the measurement deviation (measurement error) is further reduced.

測定対象領域の数は、酵母細胞の種類、測定する力学特性の種類等に応じて、適宜設定してよい。測定による偏差(測定誤差)をより低減する観点からは、測定対象領域の数は5箇所以上あることが好ましく、10箇所以上あることがより好ましく、30箇所以上あることが更に好ましい。また、測定の負荷を低減する観点からは、測定対象領域の数は100箇所以下であることが好ましく、70箇所以下であることがより好ましい。 The number of measurement target regions may be appropriately set according to the type of yeast cell, the type of mechanical properties to be measured, and the like. From the viewpoint of further reducing deviation (measurement error) due to measurement, the number of measurement target regions is preferably 5 or more, more preferably 10 or more, and even more preferably 30 or more. From the viewpoint of reducing the measurement load, the number of measurement target regions is preferably 100 or less, more preferably 70 or less.

本実施形態に係る測定方法では、上記のようにして得られた複数の測定値に基づき以下の手順に従って酵母細胞の力学特性を決定する。まず、複数の測定対象領域のうち、酵母表面の傾斜角が20°以下になる測定対象領域(以下、「20°以下領域」ともいう。)のみを酵母細胞の力学特性の決定に使用する。酵母表面の傾斜角は、測定対象領域の隣接する測定点の勾配により求めることができる。酵母表面の傾斜角は、測定の都度、当該方法により求めてもよいし、酵母表面の傾斜角が20°以下になる測定対象領域を予め求めて設定しておいてもよい。例えば、図3に示すように測定対象領域を決める場合、64箇所の測定対象領域のうち、高さが上位25%に入る測定対象領域が、20°以下領域となる。 In the measurement method according to this embodiment, the mechanical properties of yeast cells are determined according to the following procedure based on the plurality of measured values obtained as described above. First, of the plurality of measurement target regions, only the measurement target regions where the tilt angle of the yeast surface is 20° or less (hereinafter also referred to as “20° or less region”) are used to determine the mechanical properties of yeast cells. The tilt angle of the yeast surface can be obtained from the slope of adjacent measurement points in the measurement target area. The tilt angle of the surface of yeast may be obtained by the method each time measurement is performed, or a measurement target region in which the tilt angle of the surface of yeast is 20° or less may be obtained and set in advance. For example, when the measurement target areas are determined as shown in FIG. 3, the measurement target areas whose height is in the top 25% of the 64 measurement target areas are the 20° or less areas.

次に、20°以下領域における力学特性の測定値から、(i)いずれか1つの20°以下領域における力学特性の測定値を当該酵母細胞の力学特性として決定する、又は(ii)いずれか2つ以上の20°以下領域における力学特性の測定値の統計値を当該酵母細胞の力学特性として決定することができる。このようにして酵母細胞の力学特性を決定することで、測定による偏差(測定誤差)を充分に低減することができる。(ii)における統計値としては、例えば、中央値、平均値が挙げられ、測定誤差をより一層低減できることから平均値が好ましい。 Next, from the measured values of the mechanical properties in the 20 ° or less region, (i) any one of the measured values of the mechanical properties in the 20 ° or less region is determined as the mechanical properties of the yeast cell, or (ii) any two A statistic of mechanical property measurements in one or more sub-20° regions can be determined as the mechanical property of the yeast cell. Determining the mechanical properties of yeast cells in this way can sufficiently reduce the deviation (measurement error) due to measurement. The statistical value in (ii) includes, for example, a median value and an average value, and the average value is preferable because the measurement error can be further reduced.

本実施形態に係る測定方法の原理を図4に基づいて説明する。図4は、酵母細胞における弾性率(ヤング率E(Pa)の対数表示LogE)、LogEの標準偏差(σ(Pa))及び酵母表面の傾斜角(Slope(°))を酵母細胞の頂点(高さが最大となる点)からの距離(鉛直方向の距離(Height)及び鉛直方向に垂直な面における距離(Distance))の関数としてプロットしたグラフである。鉛直方向の距離が酵母細胞の頂点(0μm)から-1μm程の範囲にある測定点では、弾性率及び測定誤差ともに値が安定している一方、頂点からの鉛直方向の距離が-1μmを超えて離れるにつれ弾性率が過小評価され、測定誤差も大きくなっていくことがわかる(図4(A)及び図4(B))。また、鉛直方向に垂直な面における距離が1μmから3μmの範囲にある測定点では、弾性率及び測定誤差ともに値が安定している一方、鉛直方向に垂直な面における距離が3μmを超えて離れるにつれ弾性率が過小評価され、測定誤差も大きくなっていくことがわかる(図4(D)及び図4(E))。図4(C)及び図4(F)から、鉛直方向の距離が0μmから-1μmの範囲にある測定点、及び鉛直方向に垂直な面における距離が1μmから3μmの範囲にある測定点の酵母表面の傾斜角はいずれも20°以下である(それ以外の測定点は20°を超える)。したがって、酵母表面の傾斜角が20°以下になる測定点(測定対象領域)における測定値を酵母細胞の力学特性の決定に使用することで、測定誤差を最小限にできることがわかる。 The principle of the measuring method according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows the elastic modulus of yeast cells (logarithmic representation of Young's modulus E (Pa) Log E), the standard deviation of Log E (σ E (Pa)), and the slope angle of the yeast surface (Slope (°)). Fig. 3 is a graph plotted as a function of distance (height in the vertical direction and distance in a plane perpendicular to the vertical direction) from (the point of maximum height); At measurement points where the vertical distance is in the range of -1 μm from the apex (0 μm) of the yeast cell, both the elastic modulus and the measurement error are stable, while the vertical distance from the apex exceeds -1 μm. It can be seen that the elastic modulus is underestimated as the distance increases, and the measurement error increases (Figs. 4(A) and 4(B)). In addition, at the measurement points where the distance on the plane perpendicular to the vertical direction is in the range of 1 μm to 3 μm, the values of both the elastic modulus and the measurement error are stable, while the distance on the plane perpendicular to the vertical direction is more than 3 μm. It can be seen that the elastic modulus is underestimated and the measurement error increases as the temperature increases (FIGS. 4(D) and 4(E)). From FIGS. 4(C) and 4(F), it can be seen from the measurement points that the distance in the vertical direction is in the range of 0 μm to −1 μm, and that the distance in the plane perpendicular to the vertical direction is in the range of 1 μm to 3 μm. All surface inclination angles are 20° or less (other measurement points exceed 20°). Therefore, it can be seen that the measurement error can be minimized by using the measurement values at the measurement point (measurement target area) where the inclination angle of the yeast surface is 20° or less for determining the mechanical properties of yeast cells.

〔力学特性に基づいた酵母細胞のスクリーニング方法〕
本実施形態に係る力学特性に基づいた酵母細胞のスクリーニング方法は、複数の被験酵母細胞が支持体表面に固定化されたサンプルを用意するステップと、各被験酵母細胞に対して本発明に係る測定方法を実施し、各被験酵母細胞の力学特性を決定するステップと、決定された力学特性に基づき所望の酵母細胞を選抜するステップと、を含む。
[Screening method for yeast cells based on mechanical properties]
The yeast cell screening method based on the mechanical properties according to the present embodiment includes the steps of preparing a sample in which a plurality of test yeast cells are immobilized on the surface of a support, and Performing the method includes determining the mechanical properties of each test yeast cell, and selecting the desired yeast cells based on the determined mechanical properties.

本実施形態に係るスクリーニング方法において、対象となる酵母細胞群は特に制限されず、任意の酵母細胞群を使用することができる。対象となる酵母細胞群はアルコールを生成できる酵母であればよく、その具体例としては、ビール用酵母、ワイン用発酵酵母、清酒用酵母、焼酎酵母及びこれらの任意の組合わせを挙げることができる。 In the screening method according to this embodiment, the target yeast cell group is not particularly limited, and any yeast cell group can be used. The target yeast cell group may be any yeast capable of producing alcohol, and specific examples thereof include beer yeast, wine fermenting yeast, sake yeast, shochu yeast, and any combination thereof. .

対象となる酵母細胞群を固定化するための支持体としては、上述したものが挙げられる。各酵母細胞の力学特性を連続的に測定することができ、選抜にかかる時間を短縮できることから、支持体は、所定のピッチで所定の深さのウェルが多数形成されたプレート(マイクロアレイプレート)であることが好ましい。マイクロアレイプレートは、酵母細胞を固定化する表面にポリLリジンコート処理が施されたものがより好ましい。ウェルが形成されるピッチは、10~20μmの範囲内であることが好ましく、15μmであることがより好ましい。ピッチがこの範囲内にあると、1ウェル中に1酵母細胞が存在するように固定化されることになり、連続的測定により適したものとなる。ウェルの深さは、3~8μmの範囲内であることが好ましく、5μm程であることがより好ましい。ウェルの深さがこの範囲内にあると、AFMのプローブが酵母細胞の表面に接近し易くなる。 Supports for immobilizing target yeast cell populations include those described above. Since the mechanical properties of each yeast cell can be continuously measured and the time required for selection can be shortened, the support is a plate (microarray plate) in which a large number of wells with a predetermined pitch and a predetermined depth are formed. Preferably. More preferably, the microarray plate is coated with poly-L lysine on the yeast cell-immobilizing surface. The pitch at which the wells are formed is preferably in the range of 10-20 μm, more preferably 15 μm. A pitch within this range results in immobilization of one yeast cell per well, which is more suitable for continuous measurement. The well depth is preferably in the range of 3 to 8 μm, more preferably about 5 μm. When the well depth is within this range, the AFM probe can easily access the yeast cell surface.

各被験酵母細胞の力学特性を決定するステップは、上述した本発明に係る測定方法により実施することができる。本発明に係る測定方法は、測定による偏差(測定誤差)が充分に低減されており、各酵母細胞本来の個性に由来する偏差(個体差)をより正確に定量することができる。したがって、本実施形態に係るスクリーニング方法は、細胞単位での力学的識別の精度がより高められている。 The step of determining the mechanical properties of each test yeast cell can be performed by the above-described measurement method according to the present invention. The measurement method according to the present invention has sufficiently reduced deviation (measurement error) due to measurement, and can more accurately quantify the deviation (individual difference) derived from the original individuality of each yeast cell. Therefore, the screening method according to the present embodiment further enhances the accuracy of mechanical identification on a cell-by-cell basis.

本実施形態に係るスクリーニング方法では、決定された各酵母細胞の力学特性に基づき、所望の酵母細胞を選抜する。選抜する酵母細胞は、目的に応じて任意に設定してよい。例えば、剛性に優れる酵母細胞を選抜することを目的とする場合、対象となる酵母細胞群の中から、弾性率の大きさが上位10%に入る酵母細胞を選抜してもよく、弾性率の大きさが上位5%に入る酵母細胞を選抜してもよく、弾性率の大きさが最大の酵母細胞を選抜してもよい。 In the screening method according to this embodiment, desired yeast cells are selected based on the determined mechanical properties of each yeast cell. The yeast cells to be selected may be arbitrarily set according to the purpose. For example, when the purpose is to select yeast cells with excellent rigidity, yeast cells with elastic modulus in the top 10% may be selected from the target yeast cell group. Yeast cells in the top 5% of sizes may be selected, and yeast cells with the largest modulus of elasticity may be selected.

本実施形態に係るスクリーニング方法は、原子間力顕微鏡に付設された細胞採取手段により、選抜された酵母細胞を単離するステップを更に含むことが好ましい。単離した酵母細胞は、所望の用途に使用することができる。 The screening method according to this embodiment preferably further comprises a step of isolating the selected yeast cells by means of cell collecting means attached to the atomic force microscope. The isolated yeast cells can be used for any desired purpose.

細胞採取手段としては、支持体から酵母細胞を剥離させて回収できる手段であればよく、具体的には、ポンプに接続されたマイクロピペット(ポンプによる引力で酵母細胞を回収する)が挙げられる。 The cell collecting means may be any means capable of detaching and collecting the yeast cells from the support, and specific examples include a micropipette connected to a pump (collecting the yeast cells by the attractive force of the pump).

図5は、一実施形態に係る細胞採取手段を示す模式図である。図5に示すAFM200は、Zスキャナ1、Yスキャナ2及びXスキャナ3で構成される試料載置部50と、プローブ5を先端に有するカンチレバー4で構成される試料測定部60と、細胞採取手段70とを備える。細胞採取手段70は、単離する酵母細胞を培地ごと吸引するマイクロピペット9と、マイクロピペット9に吸引力を付与するポンプ11と、マイクロピペット9に連結されポンプ11で発生させた吸引力をマイクロピペット9に伝えるチューブ10とを有する。 FIG. 5 is a schematic diagram showing a cell collecting means according to one embodiment. The AFM 200 shown in FIG. 5 includes a sample mounting section 50 composed of a Z scanner 1, a Y scanner 2 and an X scanner 3, a sample measuring section 60 composed of a cantilever 4 having a probe 5 at its tip, and cell sampling means. 70. The cell collecting means 70 includes a micropipette 9 for aspirating the yeast cells to be isolated together with the culture medium, a pump 11 for applying a suction force to the micropipette 9, and a suction force generated by the pump 11 connected to the micropipette 9 to a micropipette. a tube 10 leading to a pipette 9;

マイクロピペット9は、先端部の口径が所望の酵母細胞を選択的に採取できるものであれば任意のものを使用できる。例えば、プッシュボタン式液体用微量体積計に接続して使用される使い捨てのピペット等を使用できる。マイクロピペット9は、プラスチック製であってもよく、ガラス製であってもよい。 Any micropipette 9 can be used as long as the diameter of the tip allows selective collection of desired yeast cells. For example, a disposable pipette or the like connected to a push-button liquid microvolume meter can be used. The micropipette 9 may be made of plastic or glass.

AFM200は、まず試料載置部50と試料測定部60との動作により全てのウェル7について、酵母細胞8の高さ及び力学特性を測定する。次にコンピューター上(図示せず)で測定値を解析し、所望の力学特性を有する酵母細胞8を特定し単離すべき酵母細胞として選抜する。その後、カンチレバー4の先端のプローブ5の位置に取付けられた細胞採取手段70が、AFM200の制御下で、試料載置部50のYスキャナ2及びXスキャナ3の動作により、単離すべき酵母細胞が含まれるウェル7がマイクロピペット9の鉛直下方に移動する。そして、試料載置部50のZスキャナ1の動作により、単離すべき酵母細胞が含まれるウェル7が鉛直上方に移動し、マイクロピペット9の先端部がウェル7中の培地中に進入する。ポンプ11の作動により生じた吸引力にで単離すべき酵母細胞が培地と共にマイクロピペット9に採取される。採取した酵母細胞は、例えば、培養培地を含む別の容器に移される。 The AFM 200 first measures the height and mechanical properties of the yeast cells 8 for all the wells 7 by operating the sample placement section 50 and the sample measurement section 60 . Next, the measured values are analyzed on a computer (not shown), and yeast cells 8 having desired mechanical properties are identified and selected as yeast cells to be isolated. After that, the cell collecting means 70 attached to the position of the probe 5 at the tip of the cantilever 4 operates the Y scanner 2 and the X scanner 3 of the sample mounting section 50 under the control of the AFM 200 to extract the yeast cells to be isolated. The contained well 7 moves vertically below the micropipette 9 . Then, the well 7 containing the yeast cells to be isolated is moved vertically upward by the operation of the Z scanner 1 of the sample placement unit 50 , and the tip of the micropipette 9 enters the culture medium in the well 7 . Yeast cells to be isolated are collected into the micropipette 9 together with the culture medium by the suction force generated by the operation of the pump 11 . The harvested yeast cells are transferred, for example, to another container containing culture medium.

以下、実施例等に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below based on Examples, etc., but the present invention is not limited to these.

〔試験例1:酵母細胞の弾性率、測定誤差及び酵母表面の傾斜角の測定〕
図4のグラフに示した結果は、以下の方法により測定したものである。
[Test Example 1: Measurement of elastic modulus of yeast cells, measurement error, and tilt angle of yeast surface]
The results shown in the graph of FIG. 4 were measured by the following method.

1×10細胞/mLに調製した酵母細胞(Saccharomyces cerevisiae)2mLをポリLリジン(PLL)コート処理(40μg/cm)を施したマイクロアレイ用ガラスプレート(Nunc Live Cell Array Slide 15μm Well、Nunc社製)に添加し、10分間静置して酵母細胞を表面に固定化した。マイクロアレイ用ガラスプレートには、15μmピッチで深さ約5μmのウェルが形成されている。 2 mL of yeast cells (Saccharomyces cerevisiae) adjusted to 1×10 7 cells/mL were coated on a poly-L-lysine (PLL)-coated (40 μg/cm 2 ) microarray glass plate (Nunc Live Cell Array Slide 15 μm Well, Nunc). product) and allowed to stand for 10 minutes to immobilize the yeast cells on the surface. Wells having a pitch of 15 μm and a depth of about 5 μm are formed in the microarray glass plate.

AFMの試料載置部に酵母細胞を固定化したマイクロアレイ用ガラスプレートを載置し、直径10μmのビーズ(プローブ)が先端についたカンチレバーを使用し、測定速度8μm/秒、各ウェルの中心部に8μm×8μmの領域を測定対象とする領域として設定し、当該領域を1μm×1μmからなる64のサブ領域に分割して、当該サブ領域全てで測定を行った。測定は、フォースモードで行い、各測定点でのフォースカーブ(プローブをサンプルに近づけサンプルに接触させ押し込む間の、プローブ位置とプローブにかかる力との関係)を得た。 Place a microarray glass plate on which yeast cells are immobilized on the AFM sample mounting unit, use a cantilever with a 10 μm diameter bead (probe) at the tip, and measure at a measurement speed of 8 μm / sec at the center of each well. A region of 8 μm×8 μm was set as a measurement target region, and the region was divided into 64 sub-regions each having a size of 1 μm×1 μm, and measurements were performed in all of the sub-regions. The measurement was performed in the force mode to obtain a force curve (relationship between the probe position and the force applied to the probe while the probe was brought close to the sample and pressed into contact with the sample) at each measurement point.

得られたフォースカーブから、Hertzの弾性接触理論に基づきフィッティングを行うことで弾性率(ヤング率:LogE(Pa))を導出し、プローブに力がかかり始めた時のピエゾの位置から、測定位置の高さを導出した。この値を元に、弾性率(LogE)の標準偏差(σ(Pa))及び酵母表面の傾斜角(Slope(°))を酵母細胞の頂点(高さが最大となる点)からの距離(鉛直方向の距離(Height)及び鉛直方向に垂直な面における距離(Distance))の関数としてプロットした。 From the obtained force curve, fitting is performed based on Hertz's elastic contact theory to derive the elastic modulus (Young's modulus: LogE (Pa)), and from the piezo position when force starts to be applied to the probe, the measurement position derived the height of Based on this value, the standard deviation (σ E (Pa)) of the elastic modulus (Log E) and the slope angle (Slope (°)) of the yeast surface are calculated from the top of the yeast cell (the point where the height is maximum). Plotted as a function of (vertical distance (Height) and distance in the plane perpendicular to the vertical direction (Distance)).

〔試験例2:酵母細胞の弾性率及び吸着力の同時測定〕
カンチレバー探針部に接着させた直径約10μmのビーズに、探針部に10μlのPLL(100μg/ml)を滴下して乾燥させることによってPLLコート処理を施したこと、フォースカーブをサンプルへのプローブ押し付け時だけでなく、退避時にも取得したこと以外は試験例1と同様に測定を行った。
[Test Example 2: Simultaneous measurement of elastic modulus and adsorption force of yeast cells]
10 μl of PLL (100 μg/ml) was dropped on a bead with a diameter of about 10 μm that was adhered to the cantilever probe, and the probe was dried to apply a PLL coating process. The measurement was performed in the same manner as in Test Example 1, except that it was obtained not only during pressing but also during retraction.

得られた退避時のフォースカーブから、プローブ退避時にカンチレバーにかかる力の最大値を求めることにより、吸着力(nN)を導出した。酵母細胞の高さ、弾性率(ヤング率:LogE(Pa))は試験例1と同様に導出した。図6に各ウェルの高さ像(図6(A))、弾性率像(図6(B))、吸着力像(図6(C))を示した。図6に示すとおり、個々の細胞に特徴的な吸着力が確認された。このことはまた、弾性率及び吸着力を同時に測定できることを意味する。 The adsorption force (nN) was derived by obtaining the maximum value of the force applied to the cantilever when the probe was retracted from the obtained force curve during retraction. The yeast cell height and elastic modulus (Young's modulus: LogE (Pa)) were derived in the same manner as in Test Example 1. FIG. 6 shows a height image (FIG. 6(A)), an elastic modulus image (FIG. 6(B)), and an adsorption force image (FIG. 6(C)) of each well. As shown in FIG. 6, an adsorption force characteristic of individual cells was confirmed. This also means that elastic modulus and adsorption force can be measured simultaneously.

〔試験例3:酵母細胞のエタノール処理前後の弾性率の測定〕
上面発酵酵母(Saccharomyces cerevisiae)を使用したこと以外は試験例1と同様に測定を行った。得られた測定値から、各酵母細胞について、最も高さの高い測定点における弾性率(ヤング率:LogE(Pa))の測定値を当該酵母細胞の弾性率とした(エタノール処理前の弾性率)。
[Test Example 3: Measurement of elastic modulus of yeast cells before and after ethanol treatment]
Measurement was performed in the same manner as in Test Example 1, except that top-fermenting yeast (Saccharomyces cerevisiae) was used. From the measured values obtained, the measured value of the elastic modulus (Young's modulus: LogE (Pa)) at the highest measurement point for each yeast cell was defined as the elastic modulus of the yeast cell (elastic modulus before ethanol treatment ).

上記測定後、測定したディッシュ内に99.9%エタノールを終濃度が12%となるように添加した。エタノール添加後、37℃で2時間静置した。その後、エタノール処理前の弾性率と同様に酵母細胞の弾性率を測定及び解析し、エタノール処理後の弾性率とした。 After the above measurement, 99.9% ethanol was added to the dish to make the final concentration 12%. After adding ethanol, the mixture was allowed to stand at 37° C. for 2 hours. After that, the elastic modulus of the yeast cells was measured and analyzed in the same manner as the elastic modulus before ethanol treatment, and was defined as the elastic modulus after ethanol treatment.

エタノール処理後の弾性率を測定した後、ディッシュ内のエタノール溶液をピペットにて全量排除し、メチレンブルー染色液2.5mL及び生理食塩水2.5mLをディッシュに添加し10分間静置した。ディッシュ内のメチレンブルー溶液をピペットにて全量排除し、生理食塩水5mLを添加した。これを写真撮影し、メチレンブルーで染色された酵母細胞と、非染色の酵母細胞を識別した。 After measuring the elastic modulus after the ethanol treatment, the ethanol solution in the dish was completely removed with a pipette, 2.5 mL of methylene blue staining solution and 2.5 mL of physiological saline were added to the dish, and the dish was allowed to stand for 10 minutes. All of the methylene blue solution in the dish was removed with a pipette, and 5 mL of physiological saline was added. This was photographed, and yeast cells stained with methylene blue were distinguished from non-stained yeast cells.

結果を図7に示す。図7(A)は、エタノール処理前の弾性率の分布(n=100)をグラフにしたものであり、図7(B)は、エタノール処理後の弾性率の分布(n=100)をグラフにしたものである。図7(A)及び図7(B)の比較から、エタノール処理により弾性率が低下したことがわかる。また、図7(C)は、酵母細胞をメチレンブルー染色区分(n=20)及び非染色区分(n=80)に分けて弾性率変化量を比較したグラフである。図7(C)に示したとおり、染色区分の方が非染色区分と比較して弾性率が有意に低下していた(**はp<0.01を意味する。)。これらの結果から、ストレス処理が弾性率を低下させること、ストレスの大きさによって低下幅も大きくなることが示された。 The results are shown in FIG. FIG. 7(A) is a graph of the elastic modulus distribution (n=100) before ethanol treatment, and FIG. 7(B) is a graph of the elastic modulus distribution (n=100) after ethanol treatment. It is the one that was made. A comparison of FIGS. 7A and 7B reveals that the ethanol treatment reduced the elastic modulus. FIG. 7(C) is a graph comparing the amount of change in elastic modulus by dividing the yeast cells into a methylene blue-stained section (n=20) and a non-stained section (n=80). As shown in FIG. 7(C), the elastic modulus of the stained section was significantly lower than that of the unstained section (** means p<0.01). These results indicate that stress treatment reduces elastic modulus and that the degree of reduction increases with the magnitude of stress.

〔試験例4:酵母細胞の弾性率の測定、及び細胞採取手段による単離〕
試験例1と同様に弾性率測定及び解析を行った。弾性率が高い2つの酵母細胞をAFMのカンチレバーに結合させたマイクロピペット(チューブを介してポンプに連結しており、ポンプの吸引力を利用して細胞を単離するように構成されている。)を使用して単離した。単離後、常法どおり培養した後、単離した酵母細胞に由来する細胞集団に対して、上記と同様に測定を行った。
[Test Example 4: Measurement of elastic modulus of yeast cells and isolation by means of cell collection]
Elastic modulus measurement and analysis were performed in the same manner as in Test Example 1. A micropipette in which two yeast cells with a high elastic modulus are bound to an AFM cantilever (connected to a pump via a tube, and configured to isolate cells using the suction force of the pump. ) was isolated using After isolation, the yeast cells were cultured in a conventional manner, and the cell population derived from the isolated yeast cells was measured in the same manner as described above.

図8に結果を示す。図8(A)は、マイクロピペットで酵母細胞を吸引採取した例を示す写真である。吸引前(左図)にウェル中に存在した酵母細胞が吸引後(右図)のウェルには存在しない(吸引採取された)ことがわかる。単一細胞単位で単離が可能であった。 The results are shown in FIG. FIG. 8(A) is a photograph showing an example in which yeast cells were aspirated and collected with a micropipette. It can be seen that the yeast cells present in the wells before aspiration (left figure) do not exist (collected by aspiration) in the wells after aspiration (right figure). Isolation was possible on a single cell basis.

図8(B)は、単離前の酵母細胞集団の弾性率像(左図)と、単離後に培養した酵母細胞集団(単離した酵母細胞に由来する細胞集団)の弾性率像(右図)である。左図四角で囲ったウェルが単離前の酵母細胞に対応する。単離後の培養が可能であるとともに、単離後の弾性率は概ね単離前の弾性率と同じであった。 Figure 8 (B) shows the elastic modulus image of the yeast cell population before isolation (left) and the elastic modulus image of the yeast cell population cultured after isolation (cell population derived from the isolated yeast cells) (right). Figure). The boxed wells in the left figure correspond to yeast cells before isolation. Cultivation after isolation was possible, and the elastic modulus after isolation was generally the same as that before isolation.

1…Zスキャナ、2…Yスキャナ、3…Xスキャナ、4…カンチレバー、5…探針(プローブ)、6…ディッシュ、7…ウェル、8…酵母細胞、9…マイクロピペット、10…チューブ、11…ポンプ、50…試料載置部、60…試料測定部、70…細胞採取手段、100,200…AFM。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Z scanner, 2... Y scanner, 3... X scanner, 4... Cantilever, 5... Probe, 6... Dish, 7... Well, 8... Yeast cell, 9... Micropipette, 10... Tube, 11 ... Pump, 50 ... Sample mounting section, 60 ... Sample measuring section, 70 ... Cell sampling means, 100, 200 ... AFM.

Claims (6)

原子間力顕微鏡を用いた酵母細胞の力学特性の測定方法であって、
支持体表面に固定化された酵母細胞を用意するステップと、
単一の酵母細胞の複数の測定対象領域に対して原子間力顕微鏡を用いた測定を行い、各測定対象領域における酵母細胞の高さ及び力学特性の測定値を得るステップと、
酵母表面の傾斜角が20°以下になる測定対象領域のうち、いずれか1つの測定対象領域における力学特性の測定値を当該酵母細胞の力学特性として、又はいずれか2つ以上の測定対象領域における力学特性の測定値の統計値を当該酵母細胞の力学特性として決定するステップと、
を含む、酵母細胞の力学特性の測定方法。
A method for measuring mechanical properties of yeast cells using an atomic force microscope,
providing yeast cells immobilized on a support surface;
performing atomic force microscopy measurements on multiple target regions of a single yeast cell to obtain measurements of height and mechanical properties of the yeast cell in each target region;
Among the measurement target regions where the inclination angle of the yeast surface is 20 ° or less, the measured value of the mechanical properties in any one measurement target region is used as the mechanical properties of the yeast cell, or in any two or more measurement target regions determining a statistic of the mechanical property measurements as a mechanical property of the yeast cell;
A method for measuring mechanical properties of yeast cells, comprising:
前記統計値が、平均値である、請求項1に記載の測定方法。 2. The measuring method according to claim 1, wherein said statistical value is an average value. 前記力学特性が、弾性率及び/又は吸着力である、請求項1又は2に記載の測定方法。 The measuring method according to claim 1 or 2, wherein the mechanical properties are elastic modulus and/or adsorption force. 前記複数の測定対象領域が、1辺6~10μmの四角形領域を複数の1辺1~3μmの四角形領域に分割した各領域である、請求項1~3のいずれか一項に記載の測定方法。 The measurement method according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of measurement target regions are regions obtained by dividing a square region with a side of 6 to 10 µm into a plurality of square regions with a side of 1 to 3 µm. . 力学特性に基づいた酵母細胞のスクリーニング方法であって、
複数の被験酵母細胞が支持体表面に固定化されたサンプルを用意するステップと、
各被験酵母細胞に対して請求項1~3のいずれか一項に記載の測定方法を実施し、各被験酵母細胞の力学特性を決定するステップと、
決定された力学特性に基づき所望の酵母細胞を選抜するステップと、
を含む、力学特性に基づいた酵母細胞のスクリーニング方法。
A method for screening yeast cells based on mechanical properties, comprising:
providing a sample in which a plurality of yeast cells to be tested are immobilized on a support surface;
performing the measurement method according to any one of claims 1 to 3 on each test yeast cell to determine the mechanical properties of each test yeast cell;
selecting the desired yeast cells based on the determined mechanical properties;
A method for screening yeast cells based on mechanical properties, comprising:
原子間力顕微鏡に付設された細胞採取手段により、選抜された酵母細胞を単離するステップを更に含む、請求項5に記載のスクリーニング方法。 6. The screening method according to claim 5, further comprising the step of isolating the selected yeast cells with a cell collecting means attached to an atomic force microscope.
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