• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2016 Fiscal Year Annual Research Report

重力変化を含む力学的ストレスに対するメカノセンシング機構

Planned Research

Project Area"LIVING IN SPACE" - Integral Understanding of life-regulation mechanism from "SPACE"
Project/Area Number 15H05936
Research InstitutionOkayama University

Principal Investigator

成瀬 恵治  岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (40252233)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 曽我部 正博  名古屋大学, 医学系研究科, 特任教授 (10093428)
高橋 賢  岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 助教 (50432258)
Project Period (FY) 2015-06-29 – 2020-03-31
Keywordsメカノバイオロジー / 機械刺激 / 重力 / 遠心顕微鏡 / 模擬微小重力 / YAP / iPS細胞
Outline of Annual Research Achievements

1.細胞の重力応答のリアルタイム観察
細胞の重力応答をリアルタイムで観察するため、遠心力により重力を発生させる蛍光顕微鏡システムの開発を行った。遠心顕微鏡システムに20倍の対物レンズと緑色蛍光観察用フィルターを装着し、重力を付加しつつワイヤレスでリアルタイムの顕微鏡像が得られることを確認した。
2.細胞の重力応答におけるストレス線維の影響
これまで我々は、足場の硬さや細胞内骨格の張力に依存して活性制御を受けることが知られている転写調節因子YAPに注目し、模擬微小重力環境あるいは微小重力環境においた間葉系幹細胞におけるYAP活性が、リン酸化とは別の制御を受けて低下することを見出してきた。今年度は、核やミトコンドリアとストレス線維を結ぶアダプター分子の発現抑制により核やミトコンドリアとストレス線維の相互作用を修飾し、細胞の模擬微小重力環境の感知への応答を解析した。その結果、間葉系幹細胞において、アダプター分子の発現抑制により、模擬微小重力依存的な細胞内シグナルが失われることを見出した。従って、核やミトコンドリアとストレス線維の相互作用が、細胞の模擬微小重力環境感知に関与している可能性が示唆された。さらに、ストレス線維の張力変化も細胞の模擬微小重力環境感知に重要である知見も得ており上記仮説を支持する。
3.ヒト人工多能性幹細胞(iPS細胞)細胞における重力の影響
長期の重力負荷に対する細胞の応答を調べるためCO2インキュベータ内で重力を付加するシステムを開発した。このシステムを用いてiPS細胞を心筋細胞に分化誘導したところ、重力負荷群は無負荷群と比べ心筋マーカーである心臓トロポニンの発現が高い傾向が見られた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

遠心顕微鏡システムは、重力を付加しつつワイヤレスでリアルタイムの顕微鏡像が得られる状態に達した。今後は重力負荷中にフォーカスがずれる問題を解決し、細胞の重力応答のリアルタイム観察につなげる。
またバイオイメージングによる細胞の重力応答機構の解明に関しては、間葉系幹細胞における微小重力の感知機構が、核やミトコンドリアとストレス線維を結ぶアダプター分子に依存していることを突き止めた他、重力がiPS細胞の分化誘導に影響を及ぼすことを明らかにしつつある。

Strategy for Future Research Activity

1.細胞の重力応答のリアルタイム観察:開発した蛍光遠心顕微鏡システムを用い重力負荷に対する細胞の影響を観察する。さらに下記2.の研究においてこの実験系を応用する。
2.細胞の重力応答におけるストレス線維の影響:微小重力環境感知に関する仮説の検証を進めるとともに、間葉系幹細胞の模擬微小重力下での応答反応(骨分化低下等)におけるYAP活性低下の役割や、筋細胞など他の細胞種における微小重力環境下でのYAP活性低下の有無を検討する。
3.iPS細胞における重力の影響:細胞間接着に対する重力の影響のメカニズムを明らかにするとともに、幹細胞の分化誘導に与える重力の影響の研究を進める。
4. メカノセンシング機構のモデル化:細胞シミュレータを用い、重力等の力学的ストレスに対する細胞応答のモデル化のパイロットスタディーを行う。

  • Research Products

    (39 results)

All 2017 2016 Other

All Journal Article (12 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 5 results) Presentation (25 results) (of which Int'l Joint Research: 11 results,  Invited: 14 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Hyperforin/HP-β-cyclodextrin enhances mechanosensitive Ca2+ signaling to improve wound healing in HaCaT keratinocytes and atopic dermatitis in ex vivo skin2017

    • Author(s)
      Takada H, Yonekawa J, Matsumoto M, Furuya K, Sokabe M
    • Journal Title

      Biomed Res Internatl

      Volume: 2017 Pages: 8701801

    • DOI

      10.1155/2017/8701801

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Quantifying tensile force and ERK phosphorylation on actin stress fibers2017

    • Author(s)
      Hirata H, Gupta M, Vedula SRK, Lim CT, Ladoux B, Sokabe M
    • Journal Title

      Methods Mol Biol

      Volume: 1487 Pages: 223-234

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-6424-6_16

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Training at non-damaging intensities facilitates recovery from muscle atrophy.2017

    • Author(s)
      Itoh Y, Murakami T, Mori T, Agata N, Kimura N, Inoue-Miyazu M, Hayakawa K, Hirano T, Sokabe M, Kawakami K
    • Journal Title

      Muscle and Nerve

      Volume: 55(2) Pages: 243-253

    • DOI

      10.1002/mus.25218

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Induced NCX1 overexpression attenuates pressure overload-induced pathological cardiac remodelling2016

    • Author(s)
      Ujihara Y, Iwasaki K, Takatsu S, Hashimoto K, Naruse K, Mohri1 M, Katanosaka Y
    • Journal Title

      Cardiovasc Res

      Volume: 111(4) Pages: 348-361

    • DOI

      10.1093/cvr/cvw113

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Response to mechanical stimulus and cardiovascular homeostasis.2016

    • Author(s)
      Takahashi K, Naruse K
    • Journal Title

      Clin Calcium

      Volume: 26(12) Pages: 1671-1676

    • DOI

      CliCa161216711676

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Voltage dependent inactivation of MscS occurs independently of positively charged residues in the transmembrane domain2016

    • Author(s)
      Nomura T, Sokabe M, Yoshimura Y
    • Journal Title

      Biomed Res Internatl

      Volume: 2016 Pages: 2401657

    • DOI

      doi: 10.1155/2016/2401657

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Real time imaging of inflation-induced ATP release the ex-vivo rat lung2016

    • Author(s)
      Furuya K, Tan JJ, Boudreault F, Sokabe M, Berthiaume Y, Grygorczyk R
    • Journal Title

      Am J Physiol:Lung Cell Mol Physiol

      Volume: 311(5) Pages: L956-L969

    • DOI

      10.1152/ajplung.00425.2015

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] MEKK1-dependent phosphorylation of calponin-3 tunes cell contractility2016

    • Author(s)
      Hirata H, Ku WC, Yip AK, Ursekar CP, Kawauchi K, Roy A, Guo AK, Vedula SR, Harada I, Chiam KH, Ishihama Y, Lim CT, Sawada Y, Sokabe M
    • Journal Title

      J Cell Sci

      Volume: 129(19) Pages: 3574-3582

    • DOI

      10.1242/jcs.189415

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Cellular ATP release in the lung and airway2016

    • Author(s)
      Ito S, Furuya K, Sokabe M, Hasegawa Y
    • Journal Title

      AIMS Biophysics

      Volume: 3(4) Pages: 571-584

    • DOI

      10.3934/biophy.2016.4.571

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] メカノバイオロジーはどのようにして生まれたのか2016

    • Author(s)
      曽我部正博
    • Journal Title

      Clin Calcium

      Volume: 26(12) Pages: 1659-1669

    • DOI

      CliCa161216591669

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 伸展・圧縮センシング2016

    • Author(s)
      平田宏聡、曽我部正博
    • Journal Title

      医学のあゆみ

      Volume: 257(10) Pages: 1001-1007

  • [Journal Article] 接着構造/細胞骨格のメカノセンシング2016

    • Author(s)
      平田宏聡、曽我部正博
    • Journal Title

      血管医学

      Volume: 17(1) Pages: 77-85

  • [Presentation] メカノバイオロジーを使って組織の再生力を制御する2016

    • Author(s)
      曽我部正博
    • Organizer
      平成28年度 再生医療サポートビジネス懇話会-再生医療におけるモノづくりビジネスはここから始まる-
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2016-12-20 – 2016-12-20
    • Invited
  • [Presentation] Actin works as a mechanosensor2016

    • Author(s)
      Sokabe M
    • Organizer
      IGER International Symposium
    • Place of Presentation
      Nagoya Japan
    • Year and Date
      2016-12-12 – 2016-12-13
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Mechanobiology of multicellular system: Mechanosensitive ATP release is a key mechanism that orchestrates collective cell behavior ATP release2016

    • Author(s)
      Sokabe M, Furuya K
    • Organizer
      The 16th ICBME
    • Place of Presentation
      Singapore
    • Year and Date
      2016-12-07 – 2016-12-10
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] High hydrostatic pressure induces cytoskeletal organization and signal transduction.2016

    • Author(s)
      Morimatsu M, Fujita A, Takahashi K, Naruse K
    • Organizer
      2016 American Society for Cell Biology
    • Place of Presentation
      San Francisco
    • Year and Date
      2016-12-04
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] メカノ再生医療・生殖医療2016

    • Author(s)
      成瀬恵治
    • Organizer
      第39回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      神奈川県横浜市
    • Year and Date
      2016-11-30 – 2016-12-02
    • Invited
  • [Presentation] ストレス線維の張力低下により誘導された接着斑解体におけるエンドサイトーシスの役割2016

    • Author(s)
      田中瑞奈、齋木貴博、島本祐哉、曽我部正博、小林 剛
    • Organizer
      第39回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      横浜市
    • Year and Date
      2016-11-30 – 2016-12-02
  • [Presentation] 分子と細胞、そして細胞と組織をつなぐメカニカルシグナル、シンポジウム”原子からいのちへ:21世紀の新しい生命観を求めて”2016

    • Author(s)
      曽我部正博
    • Organizer
      第54回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      つくば市
    • Year and Date
      2016-11-25 – 2016-11-27
    • Invited
  • [Presentation] メカノメディスン:メカノトランスダクション研究とその臨床応用2016

    • Author(s)
      成瀬恵治
    • Organizer
      自然科学研究機構岡崎統合バイオサイエンスセンターセミナー
    • Place of Presentation
      愛知県岡崎市
    • Year and Date
      2016-11-25
    • Invited
  • [Presentation] 自己集合性ペプチドゲルの医学・医療応用2016

    • Author(s)
      成瀬恵治
    • Organizer
      第25回ポリマー材料フォーラム
    • Place of Presentation
      愛知県名古屋市
    • Year and Date
      2016-11-11
    • Invited
  • [Presentation] Possible Mechanisms for Gravity Sensing in Single Cells2016

    • Author(s)
      Sokabe M
    • Organizer
      11th Asian Microgravity Symposium
    • Place of Presentation
      Sapporo, Japan
    • Year and Date
      2016-10-25 – 2016-10-29
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Loss of Rigidity Sensing of Mesenchymal Stem Cells under Microgravity2016

    • Author(s)
      Kobayashi T, Tanaka M, Hashizume T, Higashibata A, Yano S, Nikawa T, Sokabe M
    • Organizer
      11th Asian Microgravity Symposium
    • Place of Presentation
      Sapporo, Japan
    • Year and Date
      2016-10-25 – 2016-10-29
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Initial Step of Gravi-Sensing in Mesenchymal Stem Cells2016

    • Author(s)
      Kobayashi T, Sokabe M
    • Organizer
      the 13th Korea -Japan Joint Seminar on Space Environment Utilization Research, Hokkaido University, Graduate School of Engineering
    • Place of Presentation
      Sapporo, Japan
    • Year and Date
      2016-10-25 – 2016-10-25
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] メカノ医工学:循環器・不妊治療を中心に2016

    • Author(s)
      成瀬恵治
    • Organizer
      大阪大学MEIプロフェッショナルコース
    • Place of Presentation
      大阪府
    • Year and Date
      2016-10-22
    • Invited
  • [Presentation] Cellular Active Touch Sensing of Substrate Rigidity2016

    • Author(s)
      Kobayashi T, Sokabe M
    • Organizer
      5th Nagoya Biomimetics International Symposium
    • Place of Presentation
      Nagoya, Japan
    • Year and Date
      2016-10-20 – 2016-10-21
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 微小重力環境における間葉系幹細胞のYAP/TAZの活性化抑制機構2016

    • Author(s)
      小林 剛、橋爪藤子、田中瑞奈、丸山昭洋、東端 晃、矢野幸子、成瀬恵治、二川 建、曽我部正博
    • Organizer
      第62回日本宇宙航空環境医学会大会・日本宇宙生物科学会第30回大会
    • Place of Presentation
      愛知県
    • Year and Date
      2016-10-13 – 2016-10-15
  • [Presentation] High hydrostatic pressure induces signal transduction of MAPK pathway.2016

    • Author(s)
      Morimatsu M, Fujita A, Takahashi K, Naruse K
    • Organizer
      Biophysical Society
    • Place of Presentation
      Singapore
    • Year and Date
      2016-09-27 – 2016-09-30
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] TRPC3 participates in the angiotensin II type 1 receptor-dependent slow force response to stretch in mouse cardiomyocytes.2016

    • Author(s)
      Yamaguchi Y, Iribe G, Naruse K
    • Organizer
      7th International Workshop on Cardiac Mechano-Electric Coupling and Arrhythmias
    • Place of Presentation
      Germany
    • Year and Date
      2016-09-21 – 2016-09-24
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] TRPC3 participates in the angiotensin II type 1 receptor-dependent slow force response to stretch in mouse cardiomyocytes.2016

    • Author(s)
      Yamaguchi Y, Iribe G, Kaneko T, Takahashi K, Numaga-Tomita T, Nishida M, Birnbaumer L, Naruse K
    • Organizer
      45th European Muscle Conference
    • Place of Presentation
      France
    • Year and Date
      2016-09-02 – 2016-09-06
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 科学的筋治療を目指して:骨格筋の生理学 III - 感覚入力による骨格筋の制御2016

    • Author(s)
      曽我部正博
    • Organizer
      深層筋治療セミナー
    • Place of Presentation
      横浜市
    • Year and Date
      2016-08-07 – 2016-08-07
    • Invited
  • [Presentation] メカノメディスン:メカノトランスダクション研究とその臨床応用2016

    • Author(s)
      成瀬恵治
    • Organizer
      医学研究の基礎を語り合う集い
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2016-07-19
    • Invited
  • [Presentation] メカノトランスダクションと生体界面:MS チャネル活性化における脂質/水、および接着分子/細胞骨格との相互作用2016

    • Author(s)
      曽我部正博
    • Organizer
      平成28年度生理研研究会「生体界面研究会」
    • Place of Presentation
      岡崎市
    • Year and Date
      2016-07-04 – 2016-07-05
    • Invited
  • [Presentation] 心筋細胞におけるTRPC3チャネルを介した伸展誘発遅発性カルシウム応答の制御機構2016

    • Author(s)
      山口陽平,入部玄太郎,成瀬恵治
    • Organizer
      第11回 TRPs and SOCs 研究会
    • Place of Presentation
      愛知県岡崎市
    • Year and Date
      2016-06-02 – 2016-06-03
    • Invited
  • [Presentation] MECHANOMEDICINE:メカノバイオロジーを駆使した医学研究・医療応用への展開2016

    • Author(s)
      成瀬恵治
    • Organizer
      第186回横浜市立大学医学会講演会
    • Place of Presentation
      神奈川県横浜市
    • Year and Date
      2016-05-19
    • Invited
  • [Presentation] Comprehensive analyses of gene expression patterns in early mouse early embryos experiencing chemical and mechanical stimuli.2016

    • Author(s)
      Asano Y, Matsuura K, Naruse K
    • Organizer
      Mechanobiology of Disease
    • Place of Presentation
      Singapore
    • Year and Date
      2016-04-28
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ヒト精子が螺旋運動する流路条件の検討2016

    • Author(s)
      仁科 咲織、松浦 宏治、成瀬 恵治
    • Organizer
      第55回日本生体医工学会大会
    • Place of Presentation
      富山県富山市
    • Year and Date
      2016-04-26
  • [Book] Mechanobiology: Exploitation for Medical Benefit2017

    • Author(s)
      Takahashi K, Piao H, Naruse K
    • Total Pages
      410(175-189)
    • Publisher
      Blackwell Publishing
  • [Remarks] 宇宙に生きる宇宙からひも解く新たな生命制御機構の統合的理解

    • URL

      http://living-in-space.jp/

URL: 

Published: 2018-01-16  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi