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細胞アセンブルに向けた力学場計測

Publicly Offered Research

Project AreaHyper Bio Assembler for 3D Celluler Innovation
Project/Area Number 26106704
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

水谷 武臣  北海道大学, 先端生命科学研究科(研究院), 助教 (40451405)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Fiscal Year 2015: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2014: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Keywords生物物理学 / 力学計測 / 細胞協調 / 3次元計測 / 多細胞システム
Outline of Annual Research Achievements

細胞を用いて臓器のような3次元形状を形成するために、細胞を人為的操作によって任意の形に積み重ねていく方法、細胞が持つ性質を利用して構造体を形成させる方法、が提案され、研究が進められている。後者の方法の場合、細胞や細胞集団による運動性と力学性質を理解することは大変重要である。このために本研究では、①ゲノム編集した細胞での力学性質と運動性の評価、②モデル上皮細胞株を用いた集団的運動性の機構解明、③iPS細胞由来の心筋細胞での力学性質の機構解明、にそれぞれ取り組んだ。
①では、ヒトAAVS1遺伝子座への遺伝子改変には、細胞の力が変化することを明らかにした(2015 T. Mizutani, Biochemical and Biophysical Research Communications)。AAVS1領域への遺伝子改変は細胞に影響が出にくいとされているが、本研究ではミオシン分子の活性の変化により細胞の力が変化することを実験的に示した。更に、AAVS1領域に遺伝子改変を加えた細胞と野生型の細胞との間での移動速さの違いを計測した。有意な違いを計測できなかったものの、野生型の移動速さが高い傾向にあった(2016 T. Mizutani, Data in Brief)。
②では、細胞-基質間に発生する力を評価する技術、細胞集団における細胞の各細胞の核の位置の時間変化を計測する技術を構築し、それらに基づいた研究成果を発表した(2015年 水谷武臣、バイオアセンブラシンポジウム)。
③では、ヒトiPS細胞由来の心筋細胞に対して、心拍エネルギーの計測に成功した(2016 T. Mizutani, Regenerative Therapy)。iPS心筋細胞内には、心筋型のミオシンによる繊維と非心筋型のミオシンによる繊維が存在し、非心筋型のミオシンの繊維が拍動の抵抗となっていることを明らかとした。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2016 2015 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 6 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 2 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Data set for comparison of cellular dynamics between human AAVS1 locus-modified and wild-type cells2016

    • Author(s)
      Takeomi Mizutani, Hisashi Haga, Kazushige Kawabata
    • Journal Title

      Data in Brief

      Volume: 6 Pages: 793-798

    • DOI

      10.1016/j.dib.2015.12.053

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Development of the evaluation system for barrier function of engineered epithelial lumens2016

    • Author(s)
      Kazuya Furusawa, Takeomi Mizutani, Naoki Sasaki
    • Journal Title

      Regenrative Therapy

      Volume: 3 Pages: 82-89

    • DOI

      10.1016/j.reth.2016.02.010

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Heterogeneous Filament Network Formation by Myosin Light Chain Isoforms Effects on Contractile Energy Output of Single Cardiomyocytes Derived from Human Induced Pluripotent Stem Cells2016

    • Author(s)
      Takeomi Mizutani, Kazuya Kurusawa, Hisashi Haga, Kazushige Kawabata
    • Journal Title

      Regenerative Therapy

      Volume: 3 Pages: 90-96

    • DOI

      10.1016/j.reth.2016.02.009

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Transgene Integration into the Human AAVS1 Locus Enhances Myosin II-Dependent Contractile Force by Reducing Expression of Myosin Binding Subunit 852015

    • Author(s)
      T. Mizutani, R. Li, H. Haga, and K. Kawabata
    • Journal Title

      Biochem. Biophys. Res. Commun.

      Volume: 465 Issue: 2 Pages: 270-274

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2015.08.018

    • NAID

      120005906854

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Leader Cells Regulate Collective Cell Migration via Rac Activation in the Downstream Signaling of Integrin Beta1 and PI3K2015

    • Author(s)
      N. Yamaguchi, T. Mizutani, K. Kawabata, and H. Haga
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 5 Issue: 1 Pages: 7656-7656

    • DOI

      10.1038/srep07656

    • NAID

      120005567742

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Compressive stress induces dephosphorylation of the myosin regulatory light chain via RhoA phosphorylation by the adenylyl cyclase/protein kinase A signaling pathway.2015

    • Author(s)
      Takemoto, T., Ishihara, S., Mizutani, T., Kawabata, K., Haga, H.
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: 10 Issue: 3 Pages: e0117937-e0117937

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0117937

    • NAID

      120005613567

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 力学計測による細胞運動へのアプローチと応用展開2015

    • Author(s)
      水谷 武臣
    • Organizer
      第17回次世代医工学研究会
    • Place of Presentation
      登別プリンスホテル石水亭(北海道・登別市)
    • Year and Date
      2015-07-30
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 細胞運動のメカニズム解明に向けた多次元力学計測2015

    • Author(s)
      水谷 武臣
    • Organizer
      バイオアセンブラシンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪府・豊中市)
    • Year and Date
      2015-07-02
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Cellular communication in multi-cellular and 3D systems2015

    • Author(s)
      Takeomi Mizutani
    • Organizer
      University of Texas Health Science Center Northeast (研究所内セミナー)
    • Place of Presentation
      University of Texas Health Science Center Northeast (USA, Texas, Tyler)
    • Year and Date
      2015-03-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Remarks] 研究室ホームページ

    • URL

      http://altair.sci.hokudai.ac.jp/g3/

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Remarks] http://altair.sci.hokudai.ac.jp/g3/index.html

    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2014-04-04   Modified: 2018-03-28  

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