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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Control mechanism of cell differentiation by combining mechanics with topology

Research Project

Project/Area Number 15H01800
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

牛田 多加志  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (50323522)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 古川 克子  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (90343144)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Keywords細胞分化コントロール
Outline of Annual Research Achievements

本研究では,分化コントロールのためのトポロジカル表面の創製および引張応力負荷技術の開発を並行して進め,それらの技術を統合することによりメカニクスとトポロジーの複合化システムの開発を進めた.そして,これらのシステムを用いて,主に骨髄性幹細胞を新規に作製したトポロジカル表面上で培養し,動的な引張応力負荷実験を実施し,それらの実験結果を総合して,メカニクスとトポロジーを複合化させたシステムの開発および総合的評価を行うことを目標とした.今年度は,その中で特に破骨細胞の分化コントロールについて集中的に研究を進めた.具体的には,格子間の距離を変化させたマイクロオーダーの格子状パターンをPDMSを用いて作製し,その表面を表面プラズマ処理,細胞接着因子のコーティングすることにより,そのパターン上でラット骨髄由来細胞を培養した.培養した骨髄由来細胞は作製したパターン上で融合し破骨細胞に分化することを確認した.その時の格子パターン別の分化傾向を,ぞれぞれの表面で分化・融合した破骨細胞の遺伝子発現評価,免疫染色評価などの評価手法を用いて,検証した.そして,細胞接着斑の形成やそれに関連する分子の構成,それらの分子により引き起こされるシグナルについて多角的に検証を加えた.その結果,特定の格子パターン幅の上で培養した骨髄由来細胞から破骨細胞への分化が有意に促進されることが示された.再生医療における骨再生は,骨形成の主役である骨芽細胞に着目して研究が進められているが,骨形成は骨吸収とリンクしており,まず始めに骨吸収ありきの骨再生研究も着目されている.この視点において,骨髄由来幹細胞を如何に破骨細胞に分化コントロールするかという観点での本研究は重要な知見を示したと考えられる.

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (7 results)

All 2019 2018

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Loss of microRNA-23-27-24 clusters in skeletal muscle is not influential in skeletal muscle development and exercise-induced muscle adaptation2019

    • Author(s)
      Minjung Lee, Shogo Wada, Satoshi Oikawa, Katsuhiko Suzuki, Takashi Ushida, Takayuki Akimoto
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 9 Pages: 1092-1 - 12

    • DOI

      http://doi.org/10.1038/s41598-018-37765-3

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] DNA breaks in chondrocyte progenitor cells under cyclic hydrostatic pressure2018

    • Author(s)
      Koichiro Maki, Katsuko Furukawa, Takashi Ushida
    • Organizer
      8th World Congress of Biomechanics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] High hydrostatic pressure induces Fos expression in chondrocyte precursor cells via a Src/PKC/ERK/Elk1-dependent pathway2018

    • Author(s)
      Kevin Montagne, Katsuko Furukawa, Takashi Ushida
    • Organizer
      8th World Congress of Biomechanics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ro-osteoarthritic gene expression changes in chondrocyte precursor cells evoked by high hydrostatic pressure2018

    • Author(s)
      Kevin Montagne, Yasuko Onuma, Yuzuru Ito, Yasuhiko Aiki, Katsuko Furukawa, Takashi Ushida
    • Organizer
      8th World Congress of Biomechanics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] In vitro 組織培養モデルを用いた関節軟骨の成熟過程に対する周期的静水圧の影響2018

    • Author(s)
      Chang Minki,牛田 多加志,古川 克子
    • Organizer
      日本機械学会2018年度年次大会
  • [Presentation] 破骨細胞の分化過程における線状の微細表面構造の効果2018

    • Author(s)
      EONG HEONU),KIM DAIN,牛田 多加志,古川 克子
    • Organizer
      日本機械学会第31回バイオエンジニアリング講演会
  • [Presentation] 軟骨前駆細胞における過大静水圧刺激による初期応答遺伝子Fosの変動の検討2018

    • Author(s)
      MONTAGNE KEVIN, 小林 秀行, 古川 克子, 牛田 多加志
    • Organizer
      日本機械学会第31回バイオエンジニアリング講演会

URL: 

Published: 2019-12-27  

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