2015 Fiscal Year Annual Research Report
非平衡・多分散な細胞内部における混み合いガラス的挙動の解明
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15J04464
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
西澤 賢治 九州大学, 理学府, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 混み合い状態 / ガラス / 非平衡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
一般的に生きた細胞内部の生理濃度は約0.3g/mlであると知られており、細胞抽出液では生理濃度では粘性率が実質的に発散していることが分かった。実際に生きた細胞内部の動力学が凍結しているとは考えられず、細胞抽出液と生きた細胞内部には粘性率に大きな違いを生み出す何らかの要因があることが分かった。
そこで昨年度は実際に生きた細胞内部の高分子濃度を変化させながら粘成率を測定した。
さらに生きた細胞内の粘弾性を直接測定した。生きた細胞内の粘弾性を直接精度よく測定することは既存の手法では難しいので、まず細胞内部の測定手法を確立した。生きた細胞内部には自発的な力駆動があるため、細胞内部に撃ち込んだコロイド粒子はレーザーの集光点から大きく動き、その軌跡を長時間計測できない。そこで今回フィードバック制御を用い、粒子が動いた分だけ細胞が乗ったPiezoステージを戻すことで常に粒子をレーザーの集光点付近にある状態を実現し、長時間の安定した測定が可能となった。生きた細胞内の粘弾性測定は、細胞周りの培養液の浸透圧を変化させることで細胞内部の高分子濃度を変化させながら、混み合い濃度変化に伴う粘性率変化を測定した。
生きた細胞内部の結果は粘性率が濃度に対して指数関数的に増加することが分かった。この結果からもやはり細胞内部では粘性率が発散することなく流動性を有した状態であることが分かった。また生きた細胞内部の結果は低濃度領域の細胞抽出液の結果とは連続的に見え、高濃度になった際に“モノ”である細胞抽出液と“生きている”細胞内部で粘性率に違いがあらわれるのではないかと示唆される。
現在私はこの胞抽出液と生きた細胞内部の粘性率の違いを生み出す要因として、細胞内部の非熱的な力学駆動にあるのではないかと考え研究を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度は本格的に実際に生きた細胞を用いた初年度の研究であったが、新しい結果も得られた。本年度からは測定にも慣れさらに結果が得られることが期待でき、研究はおおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在私はこの胞抽出液と生きた細胞内部の粘性率の違いを生み出す要因として、細胞内部の非熱的な力学駆動にあるのではないかと考え研究を進めている。
混み合っている状態において、外部の駆動力により試料が硬くなったり、柔らかくなることが単純なモデル系で知られている。そこで細胞内部で力を生成しているモータータンパク質であるミオシンの活性を抑える薬剤であるブレビスタチンを投与し、投与する前後で粘弾性の変化を測定する。さらに我々の測定器では粘弾性と同時に比熱的な駆動力に対応する量についても測定可能である。これにより細胞内部の非熱的な駆動力と粘弾性の関係を明らかにする。
さらに細胞抽出液側からのアプローチも試みる。細胞抽出液に外力を印加した際の試料の粘弾性変化を測定する。これは測定器をセットするのが非常に困難ではあるものの、我々の研究室では実現可能なところまで来ており、近いうちに測定ができることが期待される。
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