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硬さ環境の時空間変化に応答する細胞構造と機能の解明

Research Project

Project/Area Number 23850006
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Physical chemistry
Research InstitutionSaitama University

Principal Investigator

吉川 洋史  埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (50551173)

Project Period (FY) 2011-08-24 – 2013-03-31
Project Status Declined (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2012: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2011: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords細胞接着 / バイオメカニクス / 短パルスレーザー / 光干渉 / ハイドロゲル
Research Abstract

本研究では、硬さを自在に制御可能な細胞外環境モデルを構築し、そこで誘導される様々な細胞の構造や機能を解明することを目指している。本年度はまず、硬さを制御したゲル上での細胞接着を定量評価するための基本実験系として、細胞-ゲル間の距離をナノスケールで定量測定可能な新規光学顕微システムを構築した。本システムでは、屈折率差が小さいゲル/溶液界面からの微弱な反射光を検出するために、従来の反射型光干渉法における入射系や検出系に改良を施している。実際、本システムを用いて、硬さを動的に制御可能なpH応答性ゲル基板上の類表皮がん細胞(A431)を観察したところ、細胞接着面に線状のパターンが形成されていることを発見した。さらに同一領域を、全反射蛍光顕微鏡法(TIRF)により観察したところ,細胞がvincullinを発現していることが明らかとなり、光干渉法で得られる高さ情報と生化学的な情報が一致することを確認した。以上の結果から、本研究で開発した改良型反射型光干渉法が、ゲル上の細胞接着ダイナミクスをリアルタイム・ラベルフリーで定量評価するための強力なツールであること実証した。また本年度には、新たな試みとして、ハイデルベルグ大学及びヘルムホルツ研究センター(ドイツ)の合成化学及び生物学のエキスパートとの共同研究にも着手した。ここでは、新規な生体適合性・疎水ポリマー基板を用いて、軟骨などの硬組織のメカニクスを模倣した環境をin vitroで創製することを目指している。既にこれまでに、本基板上での骨芽細胞の接着ダイナミクスの定量測定に成功しつつあり、早期の論文化を目指す予定である。

Report

(1 results)
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (6 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Influence of energy and wavelength on femtosecond laser-induced nucleation of protein2011

    • Author(s)
      R.Murai, H.Y.Yoshikawa, H.Hasenaka, Y.Takahashi, M.Maruyama, S.Sugiyama, H.Adachi, K.Takano, H.Matsumura, S.Murakami, T.Inoue, and Y.Mori
    • Journal Title

      Chemical Physics Letters

      Volume: Vol.510, Issues 1-3 Issue: 1-3 Pages: 139-142

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2011.05.016

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] フェムト秒レーザー誘起キャビテーションバブルによるタンパク質の結晶核発生2011

    • Author(s)
      吉川洋史, 村井良多, 杉山成, 安達宏昭, 松村浩由, 井上豪, 村上聡, 高野和文, 森勇介
    • Journal Title

      日本結晶成長学会誌

      Volume: 28 Pages: 161-168

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] pH応答性ゲルによる細胞外動的環境のインビトロ構築2012

    • Author(s)
      吉川洋史, Steven P.Armes, Motomu Tanaka
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会(2012)
    • Place of Presentation
      慶応大学日吉キャンパス(東京都)
    • Year and Date
      2012-03-27
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] pH応答性ゲル基板上での細胞力学応答の定量評価2012

    • Author(s)
      松崎賢寿, 日台智明, S.P.ARMES, 中林誠一郎, Motomu Tanaka, 吉川洋史
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会(2012)
    • Place of Presentation
      慶応大学日吉キャンパス(東京都)
    • Year and Date
      2012-03-27
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 短パルスレーザー誘起衝撃波による細胞-生物表面モデル間接着力の定量測定2011

    • Author(s)
      H.Yoshikawa, M.Tanaka
    • Organizer
      レーザ加工学会
    • Place of Presentation
      東京大学生産技術研究所(東京都)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-12-05
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Quantitative Evaluation of Cell Adhesion on Cell/Tissue Surface Model with Tailored Mesoscopic Structures2011

    • Author(s)
      Hiroshi Yoshikawa, M.Tanaka
    • Organizer
      細胞を創る研究会4.0
    • Place of Presentation
      千里ライフサイエンスセンタービル(大阪府)
    • Year and Date
      2011-10-26
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Quantitative evaluation of mechano-response of cells on non-swelling soft substrate2011

    • Author(s)
      Takahisa Matsuzaki, Hiroshi Y.Yoshikawa, Jing Cui, Karl Kratz, Astrid Marx, Seiichiro Nakabayashil, Urlike Engel, Andreas Lendlein, Motomu Tanaka
    • Organizer
      細胞を創る研究会4.0
    • Place of Presentation
      千里ライフサイエンスセンタービル(大阪府)
    • Year and Date
      2011-10-26
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] レーザー誘起衝撃波による生体表面モデル上での細胞接着力の定量測定2011

    • Author(s)
      吉川洋史, M.Tanaka
    • Organizer
      2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      山形大学(山形県)
    • Year and Date
      2011-08-31
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://park.saitama-u.ac.jp/~nakabayashi-lab/index.php?%A5%E1%A5%F3%A5%D0%A1%BC%BE%D2%B2%F0%2F%B5%C8%C0%EE%A1%A1%CD%CE%BB%CB

    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-09-05   Modified: 2019-07-29  

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