抵抗測定からTEER値を計算する方法

これは、TEERの計算式、ブランク補正、表面積の標準化、および避けるべきよくある間違いを順を追って説明するガイドです。

簡単な答え：TEER（オーム・cm²）=（R_サンプル − R_ブランク）×表面積（cm²）。インサートと培地のブランク抵抗をサンプルの測定値から差し引き、その後、膜の表面積（cm²）を掛けます。

経上皮／内皮電気抵抗（TEER）は、in vitroモデルにおける細胞バリアの完全性、コンフルエンシー、および傍細胞透過性を評価するために最も広く用いられている方法の一つです。TEER測定では生の抵抗値がオーム（Ω）単位で得られますが、実験間、インサート形式間、さらには研究施設間で意味のある比較を行うには、これらの生の値を標準化されたTEER単位（Ω·cm²）に変換する必要があります。

このガイドでは、抵抗測定値からTEER値を正確に計算する方法を、計算式、計算例、そしてよくある間違いを避ける方法とともに説明します。

抵抗とTEERの違いは？

TEER測定装置で測定すると、装置は細胞層全体の電気抵抗（Ω）を報告します。しかし、生の抵抗値は次の2つの物理的要因に左右されるため、実験間で直接比較することはできません。

膜のサイズ（表面積）
使用したインサートまたはウェルの形式

つまり、膜が大きいほど、バリア特性が小さな膜と生物学的に同一であっても、抵抗値は常に高く見えます。TEERは抵抗値を表面積で標準化することでこの問題を解決し、使用したインサート形式にかかわらず、細胞層本来のバリア品質を反映する値を得られます。

TEERの計算式は？

TEERの標準的な計算式は次のとおりです：TEER（Ω·cm²）=（R_sample − R_blank）× A

ここで、

R_サンプル細胞が存在する状態で測定した抵抗（Ω）
R_ブランク細胞がない状態でのインサート＋膜＋培地の抵抗（Ω）
A = 膜の表面積（cm²）

結果は、オーム・平方センチメートル（Ω·cm²）で表されるTEERです。これは、実験間でバリアの完全性を報告・比較するための標準単位です。

測定した抵抗値からTEER値を計算する方法

TEERの計算手順

ステップ1：ブランク抵抗を測定する
細胞を播種する前に、インサート、膜、および培地のみの電気抵抗を測定します。この基準値をR_blankと呼びます。正確なブランク値を記録することは重要であり、この手順を省略するとTEER値が人為的に高くなります。

ステップ2：サンプルの抵抗を測定する
細胞がコンフルエントな単層を形成したら、ブランクと同じ条件で、細胞を播種したインサートの抵抗を測定します。これがR_sampleです。

ステップ3：ブランクを差し引く
R_sampleからR_blankを引き、細胞層自体による抵抗寄与を分離します：補正後の抵抗値 = R_sample − R_blank

ステップ4：表面積を掛ける
補正後の抵抗値に膜の表面積（cm²）を掛け、インサートのサイズを補正します。この最後の手順により、生の抵抗差が標準化されたTEER値に変換されます。

TEER計算例

表面積1.12 cm²の12ウェルインサートを使用する場合：

R_サンプル = 1200 Ω
R_ブランク = 200 Ω
表面積 = 1.12 cm²

TEER = (1200 − 200) × 1.12 = 1000 × 1.12 = 1120 Ω·cm²

1120 Ω·cm²のTEERは、多くのin vitroバリアモデルにおいて、良好に形成された上皮単層と一致します。値は必ず、使用する特定の細胞種について確立された参考範囲と比較してください。

なぜTEERを表面積で規格化するのか

インサート形式によって増殖面積は異なります。規格化しなければ、異なるサイズのインサートから得られた抵抗値を比較できません。大きな膜は、バリア機能が強いからではなく、単にサイズが大きいため、物理的に大きな抵抗を示します。

一般的なTranswell®スタイルのインサートの表面積を以下に示します。

インサート形式	おおよその表面積（cm²）	代表的な用途
6ウェルインサート	4.67 cm²	大規模アッセイ、ウェスタンブロット
12ウェルインサート	1.12 cm²	標準的なTEER測定
24ウェルインサート	0.33 cm²	ハイスループットスクリーニング
96ウェルインサート	0.07 cm²	自動化／ハイスループット

使用する特定のインサートについて、メーカーが指定する表面積を必ず確認してください。同じウェル形式のインサートでも、供給元によって異なる場合があります。

TEER結果の解釈方法

TEER値は、細胞種、培養条件、使用するin vitroモデルによって大きく異なります。すべての系に適用できる普遍的な閾値はありません。ただし、以下の一般的な参考範囲は、文献で広く引用されています。

バリアモデル	TEERの代表値（Ω·cm²）	注記
生体内（ラット）BBB	約5900	生理学的上限ベンチマーク¹
標準的なin vitro BBBモデル	約100～300	初代または不死化内皮細胞層^2-3
高度なiPSC由来BBBモデル	最大約4000	レチノイン酸で増強した共培養⁴
透過性の高い腸上皮	50–100	小腸様の透過性⁵
Caco-2単層（消化管）	150–400	広く使用されている薬物輸送モデル⁶
気管支 ALI 培養	700–1200	in vivo の気道バリアに最も近いモデル⁷
Calu-3 上皮単層	約300～600	一般的な in vitro 肺モデル⁸
肺胞 II 型上皮細胞	1000～2000+	タイトな肺胞バリアモデル⁹

これらは、一般的に使用されるバリアモデルの代表的な TEER 値です。データは Srinivasan ら（2015）からまとめたもので、測定には通常、STX 電極を備えた WPI EVOM™ システムおよび／または EndOhm チャンバーが使用されています。さらに多くの値については、予想 TEER 範囲アプリケーションノートをご覧ください。

TEER を解釈する際は、単一時点の測定値だけに頼るのではなく、値を経時的（播種後の時間経過に沿って）に追跡することを検討してください。上昇してプラトーに達する TEER 曲線は、単一のエンドポイント値よりも有益な情報を示すことがよくあります。

参考文献

Hudson N、Baker FE、Stewart CP ら。生きたラット脳微小血管系における毛細血管横断電気抵抗の測定。Microvasc Res. 1992.（Srinivasan 文献 49）
Weksler B、Romero IA、Couraud PO。ヒト BBB モデル hCMEC/D3。Fluids Barriers CNS. 2013.（Srinivasan 文献 54）
Raub TJ。in vitro BBB 内皮抵抗モデル。『医薬品輸送への細胞および組織培養の応用』所収。Springer. 1990.（in vitro BBB の代表的な範囲）
Lippmann ES ら。レチノイン酸を用いた iPSC 由来 BBB モデル、TEER は最大 4000 Ω·cm²。Fluids Barriers CNS. 2012.（Srinivasan 文献 53）
Anderson JM、Van Itallie CM。消化管上皮におけるタイトジャンクション透過性。Am J Physiol. 1995.（Srinivasan 文献 74）
Hidalgo IJ、Raub TJ、Borchardt RT。腸管透過性のベンチマークとしての Caco-2。Gastroenterology. 1989.（Srinivasan 文献 32）
Ehrhardt C ら。ヒト気管／気管支 ALI の TEER 700～1200、EVOM/STX2 で測定。Cell Tissue Res. 2002.（Srinivasan 文献 83）
Mathias NR ら。Calu-3 の TEER 300～600、EVOM/STX2 で測定。Pharm Res. 2002.（Srinivasan 文献 96）
Horie M ら。ヒト肺胞 II 型上皮細胞の TEER 1000～2000、EVOM で測定。J Toxicol Sci. 2012.（Srinivasan 文献 106）

TEER の計算でよくある間違いとは？

❌ ブランク測定を省略する
細胞を播種する前に R_blank を測定しないことは、TEER ワークフローで最もよくある誤りです。膜と培地のバックグラウンド抵抗を差し引かないと、計算された TEER は実際より高くなり、ブランク補正を行った他の実験結果と比較できなくなります。

❌ 間違った表面積を使用する
インサートメーカーの資料で、膜表面積を必ず確認してください。記憶や別のサプライヤー製品の値を前提にしないでください。表面積のわずかな違いでも、最終的なTEER計算結果に影響します。

❌ 実験間で生の抵抗値を比較している
生の抵抗値（Ω）は、単一の実験コンテキスト内でのみ有効です。異なるインサート形式、研究室、測定システム間で抵抗値を比較する場合は、必ず最初に正規化TEER（Ω·cm²）へ変換してください。

❌ 測定条件が一貫していない
TEER測定値は、温度、培地組成、電極の配置、平衡化時間の影響を受けやすいものです。冷蔵庫から出したばかりの冷たい培地や、電極の配置が一定でない状態で測定すると、バリアの生物学的特性とは無関係なばらつきが生じます。プロトコルを標準化し、測定前に培地を37°Cまで平衡化してください。

❌ 測定前に培地を平衡化していない
温度だけでなく、培地のイオン組成も導電率に影響します。異なるロットの新鮮な培地を使用したり、CO₂平衡化の時間が異なる培地を使用したりすると、ベースライン抵抗値が変化し、結果が不明瞭になる可能性があります。ブランクとサンプルには同じ培地バッチと平衡化プロトコルを使用してください。

TEERに関するよくある質問

細胞単層のTEER値はどの程度が適切ですか？
細胞の種類によって異なります。Caco-2腸管細胞はコンフルエンス時に通常200～400 Ω·cm²に達しますが、hCMEC/D3などの血液脳関門モデルでは20～40 Ω·cm²程度になる場合があります。細胞株およびモデル系に固有の公表基準範囲と必ず比較してください。

ブランク測定なしでTEERを計算できますか？
技術的には可能ですが、実際には決して行うべきではありません。ブランクを差し引かないと、TEER値には細胞層だけでなく膜と培地の抵抗も含まれます。そのため結果が過大になり、有意義な比較が不可能になります。細胞を播種する前に、必ずR_blankを測定してください。

TEERはどの単位で報告しますか？
TEERはオーム・センチメートル平方（Ω·cm²）で報告します。機器の生の読み取り値はオーム（Ω）です。Ω·cm²への換算により、異なるインサート形式や実験系の間で比較できるようになります。

TEERと抵抗の違いは何ですか？
抵抗（Ω）は機器から得られる生の電気測定値であり、バリアの品質と膜の物理的な大きさの両方に左右されます。TEER（Ω·cm²）は抵抗を膜面積に対して正規化するため、サイズに依存しないバリア完全性の指標となり、異なる形式や研究室間で比較できます。

TEERの測定にはどのような機器が使われますか？
in vitro細胞培養でTEERを測定する最も一般的な機器は、EVOM™シリーズ（World Precision Instruments）のようなボルトオームメーター方式のシステム、手動測定用のチョップスティック電極、マルチウェル形式向けに設計された自動TEERプラットフォームです。機器の選択は、電極配置の一貫性と測定の再現性に影響します。

TEERはどのくらいの頻度で測定すべきですか？
測定頻度は実験デザインによって異なります。バリア形成試験では、播種からコンフルエンスまで毎日測定するのが一般的です。エンドポイントアッセイでは、処理前後に1回ずつ測定すれば十分な場合があります。経時的なモニタリングのほうが、単一時点での測定よりも解釈しやすいデータが得られることが一般的です。