2018 Fiscal Year Annual Research Report
Construction of morphogenetic mechanism analysis system for shape change and mechanical stimulation by cell origami folding technique
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17H03194
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
繁富 香織 北海道大学, 高等教育推進機構, 特任准教授 (90431816)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
尾上 弘晃 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (30548681)
岩瀬 英治 早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (70436559)
福井 彰雅 中央大学, 理工学部, 教授 (80262103)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 折紙工学 / BioMEMS / 再生医療 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、微細加工技術と折紙工学の折り畳み技術を利用して、細胞の足場となるマイクロプレートを作製し、細胞を培養した後に折り畳むことにより、形態形成の過程でおこる細胞の折り畳みによる形状変化や生体内における力学的刺激と形態形成のメカニズムの関係の解明を目指す。
マイクロプレートに磁性体を埋め込み外部から磁場をかけることで、折り畳む形状・タイミングを制御し、これまで困難であった細胞に多種力学的刺激を印加することが可能になる。これにより、細胞の立体的な形状変化や力学刺激が細胞の3次元形態形成や分化に及ぼす影響を解析・解明が可能となる。本研究は、細胞発生学の基礎研究分野のみならず、再生医療分野において効率的に幹細胞を分化させることができる次世代の技術に応用することが可能である。
今年度は、磁性体を埋め込んだマイクロプレートの作製とプレート上での細胞培養の条件を検討することができた。さらに、細胞が様々な立体形状を作製することができる展開図を持ったマイクロプレートを作製し、展開図の違いによる細胞の骨格構造の違いや折りたたみ時間の違いを検証することができ、細胞が好みとする折がたみの展開図があるようであることがわかった。形態変化に伴いどのように細胞の機能（分化）の関係がわかると考えられる。細胞の折りたたみと形態形成の関係が解明できれば、生体内組織の形態形成を考える際の基本的な考えが提供できると考えている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
作製したデバイスに幹細胞を培養し、力学刺激により細胞の形状変化と分化の違いを確認することを計画していたが、動物から採取した幹細胞の分化の条件を見つけることに時間がかかり、デバイスに細胞を培養することはできたが、力学刺激を加えるまでに至らなかった。
本研究の遅れの最大の原因は，2018年9月の北海道の地震である。全土が一時停電し、培養していた細胞の死滅、試薬にダメージがあり、購入し直さないといけなかった。さらに、共通機器設備を用いた基板作製において、設備が再開し使用できるまでに時間がかかり、新たに実験を立ち上げに大きな影響が出た。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在は、地震の影響はなく、問題なく実験できる体制担っている。
作製したデバイスの細胞の培養条件と、力学刺激による細胞の影響を受けるかを調べていきた。
培養条件として、細胞がデバイスに培養された後に、 細胞を折りたたみ、細胞が剥がれないか、死滅しないか、さらに、折りたたむイミング、折畳み形状を変えることによる力
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