| Project/Area Number |
22K19898
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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 90:Biomedical engineering and related fields
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
SAKAMOTO NAOYA 東京都立大学, システムデザイン研究科, 准教授 (20361115)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤江 裕道 東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (20199300)
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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 |
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
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| Keywords | 生物・生体工学 / 細胞バイオメカニクス / 細胞骨格 / 細胞核 / 高重力 / メカノバイオロジー / 重力 |
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| Outline of Research at the Start |
細胞は力学的な刺激に対して形態的・機能的応答を示すことが知られている．本研究では，遠心分離に伴う高重力を力学的刺激として細胞の付与し，細胞内構造構造体の密度差に由来して細胞内で発生する張力が，細胞の高重力感知に果たす役割解明を目指す．さらに得られる知見の培養細胞技術開発への展開を目指し，高重力環境を用いて細胞の機能や形状（形質），さらに異なる細胞種への変化（分化）を制御する方法の確立に挑戦する．
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we investigated phenotypic changes in smooth muscle cells induced by hypergravity as a mechanical stimulus and examined the role of cytoskeletal structure in the cellular sensing of the hypergravity environment. Our findings showed that centrifugal hypergravity stimulation induces a phenotypic shift of smooth muscle cells cultured in a three-dimensional collagen gel matrix from a synthetic phenotype to a physiological contractile state. We also observed that cytoskeletal tensions of smooth muscle cells were increased by the application of hypergravity. The results suggest that changes in cytoskeletal tension may play a role in how cells sense and respond to hypergravity.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
力学刺激による細胞の表現型変化・分化誘導は，生体生理機能や疾患発症メカニズムの理解のみならず，再生医工学技術開発などの応用の観点からも高い関心を集めている．高い重力環境も力学刺激として細胞に影響を及ぼす可能性が考えられるものの，その詳細は明らかになっていなかった．本研究成果は，遠心分離に伴う高重力環境が三次元培養した細胞に力学刺激として作用すること，また表現型変化を誘導できる可能性を示しており，重力感知に関する基礎的な知見のみならず，高重力を利用した技術開発へと寄与すると考えられる．
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