| Project/Area Number |
22K18976
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 29:Applied condensed matter physics and related fields
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
Kano Jun 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 准教授 (50375408)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 泰生 静岡大学, 情報学部, 准教授 (30550793)
竹田 哲也 岡山大学, 医歯薬学域, 研究准教授 (30302368)
守屋 央朗 岡山大学, 環境生命科学学域, 准教授 (60500808)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 半導体物性 / 分子生物学 / 半導体デバイス工学 / 応用分子細胞生物学 / 固体物理学 / 細胞分化 / 細胞運動 |
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| Outline of Research at the Start |
我々は最近，微細電極構造デバイスを用いて, 細胞が電場印加方向に規則的に配列する現象，さらに電子キャリア供給により細胞の分化（機能化）応答が早まることを見出した。これは，電気刺激という物理的外場からの応答を利用し，細胞分化誘導の制御が可能であることを示唆する。そこで本研究では，複雑系である生命現象をDX技術で機械学習させ，細胞の機能化現象について，新しい基本原理の発見を目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
Our project aims to control cell behavior by applying electric fields and currents. DX technology has been introduced because cell behavior and life phenomena are complex systems. We have developed a new electrical stimulation cell that does not adversely affect the cellular growth environment. Our electrical stimulation cells have used carbon plate electrodes attached to a copper-wired circuit on a printed circuit board. Still, there were problems with (1) contamination of the culture medium by copper ions and (2) mold growth due to the pore structure of the carbon electrodes. The shape change was studied in depth from the imaging of cell shape change under electrical stimulation, and the spatial spread between cells was successfully captured at the same time as the shape change caused by the electrical stimulation.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
新たに開発した電気刺激セルで採用した電極では，表面酸化，純度の問題，特定の有機物の表面固定化，などの問題が生じているが従来の炭素電極に比べずいぶんとハンドリングが改善され，当初抱えていた問題をほぼ解決するに至った。DXにおいても電気刺激強度を大きく変えた系での測定結果を含めた学習を始める準備を進めており，我々のAIがこれまで捉えてきた細胞挙動が真に電気刺激を捉えているのかを判断できるようにしていく。なお新しい2024年度より，本課題で得られた成果を元にした新しいプロジェクトがAMEDで開始されている。
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