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マイクロポストを用いた細胞の形態制御と力学伝達経路の解明

Research Project

Project/Area Number 18650119
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Biomedical engineering/Biological material science
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

大橋 俊朗  Tohoku University, 大学院・工学研究科, 准教授 (30270812)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 佐藤 正明  東北大学, 大学院・医工学研究科, 教授 (30111371)
坂元 尚哉  東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (20361115)
Project Period (FY) 2006 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000)
Fiscal Year 2008: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2007: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Keywords細胞力学応答 / 細胞牽引力 / 力学伝達経路 / 微細加工技術 / 細胞骨格 / マイクロマシニング / ソフトリソグラフィー
Research Abstract

細胞の力学情報伝達は細胞の生理・病理に深く関わることからそのメカニズムを知ることは重要であるが, 力学刺激が実際に細胞内でどのように伝達されているか, またそれによって機能がどのように修飾を受けるのかに関しては未知の部分が多い. 本研究では, 微細加工技術により細胞底面に発生する力を計測できる実験系を構築し, 基質形状により細胞の形態を制御すること, さらに力学刺激が細胞骨格を伝達する経路を求めることを目的とする. 微細加工技術を用いて細胞を培養するマトリックス上にPDMSによるマイクロピラーアレイ(高さ10μm, 直径3μm, ピラー間ピッチ8μm)を形成し, マイクロピラーのたわみから細胞底面で発生する牽引力を計測するものである. 本年度においては, 前年度に引き続き細胞形態制御実験, マイクロピペットによる力学環境操作実験, 細胞骨格の破壊実験を行い, データの蓄積を試みた. 細胞形態制御実験では, ピラー間ピッチを6, 8, 10μmと変化させ, 細胞はピラー間ピッチに依存して牽引力を変化させることを示した. マイクロピペットによる力学環境操作実験ではより精度良くマイクロピラーによる局所力学刺激負荷を行うため磁気駆動式マイクロピラーの製作にとりかかっているところである. 細胞骨格の破壊実験では, アクチンフィラメント, 微小管, 中間径フィラメントそれぞれの破壊により牽引力が経時的に変化していく様子を詳細に追跡することができた. 以上の実験を通して, マイクロピラー基質を用いた実験系により, 細胞外力学環境と細胞内力学環境の定量的相関関係について重要な知見を得ることができた.

Report

(3 results)
  • 2008 Annual Research Report
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2008 2007 2006

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (8 results)

  • [Journal Article] Remodeling of Endothelial Cell Nucleus Exposed to Three Different Mechanical Stimuli. Journal of Biomechanical Science and Engineering2008

    • Author(s)
      T. Ohashi
    • Journal Title

      Journal of Biomechanical Science and Engineering Vol.3

      Pages: 63-74

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nonuniform Strain of Substrate Induces Local Development of Stress Fibers in Endothelial Cells Under Uniaxial Cyclic Stretching2007

    • Author(s)
      T. Ohashi
    • Journal Title

      Clinical Hemorheology and Microcirculation Vol.37

      Pages: 37-46

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of Mechanical Environment of Focal Adhesions on Remodeling of Endothelial Cells Subjected to Cyclic Stretching Using Microsubstrates2007

    • Author(s)
      N. Sakamoto
    • Journal Title

      Journal of Robotics and Mechatronics Vol.19

      Pages: 557-564

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 牽引力測定による平滑筋細胞内力学バランスの推定2007

    • Author(s)
      中村昌司
    • Journal Title

      日本機械学会第19回バイオエンジニアリング講演会講演論文集 No. 06-65

      Pages: 372-373

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Control of Cell Morphology and Measurement of Traction Forces of Smooth Muscle Cells Using Microfabricated Substrates2006

    • Author(s)
      T.Ohashi
    • Journal Title

      Proceedings of the 2006 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (CD-ROM)

      Pages: 6-6

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Mechanical Role of Cytoskeletal Structures in Traction Forces of Smooth Muscle Cells Using Different Configuration of Micropillars2006

    • Author(s)
      T.Ohashi
    • Journal Title

      Abstract of the 5th World Congress of Biomechanics (CD-ROM)

      Pages: 1-1

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Measurement of Traction Forces in Smooth Muscle Cells Using Matrix Devices and Mechanical Role of Cytoskeletons2006

    • Author(s)
      T.Ohashi
    • Journal Title

      Abstracts of the 4th Sweden-Japan Workshop on Bio-Nanotechnology (CD-ROM)

      Pages: 2-2

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] マイクロピラーを用いた平滑筋細胞の牽引力計測と細胞骨格の果たす役割2006

    • Author(s)
      大橋俊朗
    • Journal Title

      日本生体医工学会誌生体医工学 Vol. 44, Suppl. 1

      Pages: 372-372

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Presentation] Specificity of Traction Forces to Extracellular Matrix in Smooth Muscle Cells2008

    • Author(s)
      T. Ohashi
    • Organizer
      13th International Conference on BioMedical Engineering 2008
    • Place of Presentation
      Singapore
    • Year and Date
      2008-12-05
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Effect of Different Types of Extracellular Matrix on Smooth Muscle Cell Traction Forces2008

    • Author(s)
      T. Ohashi
    • Organizer
      16th Congress European Society of Biomechanics
    • Place of Presentation
      Lucerne, Switzerland
    • Year and Date
      2008-07-06
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞外マトリックスの種類が平滑筋細胞の牽引力に及ぼす影響2008

    • Author(s)
      大橋俊朗
    • Organizer
      第47回日本生体医工学会大会
    • Place of Presentation
      兵庫県神戸市
    • Year and Date
      2008-05-08
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞外マトリックスの種類が細胞牽引力に及ぼす影響2008

    • Author(s)
      市原洋和
    • Organizer
      日本機械学会第20回バイオエンジニアリング講演会
    • Place of Presentation
      東京都江東区豊洲
    • Year and Date
      2008-01-26
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Biomechanical Role of Intracellular Structures in Smooth Muscle Cells Estimated by Traction Force Measurements2007

    • Author(s)
      T. Ohashi
    • Organizer
      2007 International Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science
    • Place of Presentation
      愛知県名古屋市
    • Year and Date
      2007-11-13
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Estimation of Mechanical Role of Intracellular Structures in Smooth Muscle Cells by Using Traction Force Measurements2007

    • Author(s)
      T. Ohashi
    • Organizer
      11th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
    • Place of Presentation
      Paris, France
    • Year and Date
      2007-10-08
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 平滑筋細胞の牽引力計測と骨格構造め力学的役割2007

    • Author(s)
      大橋俊朗
    • Organizer
      第49回日本平滑筋学会総会
    • Place of Presentation
      奈良県橿原市
    • Year and Date
      2007-07-06
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] マイクロピラーを用いた細胞骨格の力学的役割の検討2007

    • Author(s)
      市原洋和
    • Organizer
      第46回日本生体医工学会大会
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市
    • Year and Date
      2007-04-27
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2016-04-21  

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