2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of stretchable device mimicking deformation of cellular nuclei for exploring specific biomarkers of mechanical stress
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16K12883
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| Research Institution | Osaka Dental University |
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Principal Investigator |
本田 義知 大阪歯科大学, 歯学部, 准教授 (90547259)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | メカニカルストレス / 幹細胞 / 核 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
力学的刺激による細胞核の変形は、遺伝子発現挙動に直結し細胞機能・分化を制御する。しかしながら、この細胞核の変形のみに応答するバイオマーカー（遺伝子）は殆ど明らかになっていない。本申請は、申請者らが独自に開発を進めている「大量の細胞核を強固に固定化しつつ定量的な伸展刺激をかけうる細胞核伸展シート」を完成させ、in vitroで力学刺激をうけた細胞核の変形を再現し、特異的バイオマーカー探索の基盤を築く事を目的とする。具体的には、2つの異なるシートの創製と、同シートを利用した細胞外転写反応系の確立を目指す。本デバイスが開発され、将来的にバイオマーカーが同定されれば、治療部位における力学刺激に対する細胞応答の詳細な解析に繋がり、メカノバイオロジーや再生医療等を大きく飛躍させる可能性を持つ。本申請期間には、ナノリン酸カルシウムが結合した高分子膜の合成に成功した。同材料は、光透過性を持ち、かつ繰り返しの伸展刺激を与えてもナノリン酸カルシウムが脱落しないことを、水中、空気中において確認した。また、3種類の手法を用いて間葉系幹細胞から細胞核の抽出を行った。その結果、分子クラウディング法を応用した手法を用いることで、核の凝集を伴わない比較的純度が高い核の抽出に成功した。同手法にて採取した核を上記のナノリン酸カルシウム高分子膜上に播種したところ、核の接着が確認できた。更に、伸展刺激を加えたところ、高分子のひずみに応じて核に伸展刺激を加えられることが明らかとなった。以上の結果より、ナノリン酸カルシウムが結合した高分子膜は、核変形デバイスとして応用できる可能性が示唆された。
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