2017 Fiscal Year Research-status Report
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16K06150
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
白石 俊彦 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 准教授 (30361877)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 機械力学・制御 / 振動学 / 細胞のダイナミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は，前年度に引き続き，再生医療への応用を目指して，骨芽細胞，軟骨細胞を対象に，これらの細胞の増殖および分化に対する機械的振動の影響を培養実験により検証した．
骨芽細胞では，振動数12.5～100 Hz，加速度振幅0.25～1 Gにおいて，蛍光標識された細胞内小器官の移動および変形を高感度・高速度カメラにより可視化することにより，これらの振動数および加速度振幅依存性を検証した．当該年度は，蛍光強度が強い蛍光ビーズを用いて，それを細胞内小器官に接着させる工夫をして，測定の空間分解能の改善を試みた．その結果，本振動条件の範囲内では，細胞内小器官の移動および変形の振動数および加速度振幅依存性は確認されなかった．注目する細胞内小器官を変更するなどを検討予定である．
さらに，骨芽細胞において，先行研究で増殖促進効果が12.5 Hz最大，分化促進効果が50 Hzで最大であることが報告されているので，細胞の増殖と分化を両立するために，0.5 Gの12.5 Hzと50 Hzの正弦波を重ね合せた機械的振動を与える実験を行った．その結果，飽和細胞密度について振動群の方が非振動群に比べ増大し，同時にカルシウム塩についても振動群の方が非振動群に比べ早期に産生されることを示した．
軟骨細胞においては，前年度とは振動条件を変更し，骨芽細胞で細胞増殖に最も効果的であった12.5 Hz，0.5 Gの機械的振動を与えることで，細胞増殖を促して細胞の重層化および3次元構造を形成させることを目指した．その結果，足場を必要としない培養系において，2次元的なシート状の軟骨組織および一部に3次元構造を有する軟骨組織の回収に成功したが，増殖および分化について振動群と非振動群との間に有意差は確認されなかった．今後は，実験の再現性の確認および振動条件の再検討を行う予定である．
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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
当該年度に計画していた，骨芽細胞および再生医療による治療が強く望まれている軟骨細胞について，増殖および分化の促進を両立する可能性がある条件での振動下における細胞培養実験，および細胞応答に対する振動数依存性および加速度振幅依存性検証実験が達成できたため．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究実施計画どおり，再生医療による治療が強く望まれている軟骨などについて，動的力学環境による細胞の増殖および分化の制御が可能であるか実証する．
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