| Project/Area Number |
23K17193
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
KIM JEONGHYUN 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (20844591)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
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| Keywords | ３次元培養 / オルガノイド / 骨 / 骨細胞 / 細胞核 / 石灰化 / 力学特性 / 力学挙動 |
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| Outline of Research at the Start |
未分化幹細胞に骨分化誘導剤を加えシャーレで2次元培養すると骨芽細胞分化が起きるが、細胞を凝集させ3次元培養すると骨細胞分化が促進されることを世界に先駆けて見出したが、そのメカニズムは未だに不明である。そこで本研究では、細胞核形状に注目し、「培養環境における細胞核形状が骨細胞・骨芽細胞分化の運命を決定する」という仮定の下、3次元及び2次元培養モデル内の核形状を定量評価する。また、組織器官形成に重要な役割を持つYAPの細胞核・ 細胞質移行と骨細胞分化の関わりも調べる。これらを通じて骨細胞分化機構が明らかになれば、試験管内で骨機能を模擬する骨オルガノイドモデルの構築に繋がる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、研究代表者がこれまでに展開した３次元細胞組織体スフェロイド(spheroid)内の骨細胞分化機構を解明することを目的とする。以下に、本年度中の主な研究実施内容と得られた結果をまとめる。
1. スフェロイド内の細胞核形状評価法確立：マウス骨芽細胞様細胞(MC3T3-E1)を用いスフェロイドを作製し、スフェロイド内の細胞核形状観察に挑んだ。３次元培養モデル内中心部の細胞核の観察において、顕微鏡のレーザーが届きにくいため細胞核形状評価が困難であった。そこでIodixanol水溶液を用いて透明化処理し、高解像共焦点レーザ顕微鏡を用いて細胞核形状を計測することに成功した。この研究により、スフェロイド内の位置と細胞核形状の関係を定量的に表すことができた。
2. スフェロイドの力学特性評価：3軸マイクロマニピュレータを用いたガラス板圧縮試験機によりスフェロイドの力学特性を評価した。その結果、スフェロイドのヤング率は長期培養することにより上昇する結果が得られた。また、本研究では、圧縮に対するスフェロイドの粘弾性挙動を観察することができた。
3. スフェロイド内の石灰化評価：ヒト間葉系幹細胞由来スフェロイド及びMC3T3-E1細胞由来スフェロイドの長期培養後、アリザリンレッドS染色を行った結果、スフェロイド内部から石灰化が確認された。スフェロイド内の石灰化機構を調べるため、個々の細胞挙動及び内部の細胞外基質に着目して研究を行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
初年度は、スフェロイド内の細胞核形状評価法を確立することができた。また、ヒト間葉系幹細胞及びMC3T3-E1細胞を用いて長期間スフェロイド培養することにより内部組織を石灰化誘導することができた。さらに、これらの力学特性を評価するためのガラス板圧縮試験系を確立した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究により構築したスフェロイド内部の細胞核形状評価法を活用し、スフェロイド内のYAP発現及び細胞核・細胞質局在を確認する。さらに、YAP局在と骨細胞分化の関係を明らかにする。
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