2019 Fiscal Year Annual Research Report
Construction of morphogenetic mechanism analysis system for shape change and mechanical stimulation by cell origami folding technique
| Project/Area Number |
17H03194
|
|---|
| Research Institution | Hokkaido University |
|---|
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)
|
|---|
| 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, 教授 (70436559)
福井 彰雅 中央大学, 理工学部, 教授 (80262103)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 折紙工学 / bioMEMS / 再生医療 / 細胞折紙 |
|---|
| 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。
H30年度に作製された磁性体入りマイクロプレート上に、細胞（繊維芽細胞）を培養することができた。さらに、顕微鏡下で磁場を用いてマイクロプレートを折畳み・展開し、細胞の形状を立体的に制御することが可能になった。磁石とターンテーブルを用いて、単一細胞や細胞シートに繰り返し力学刺激を加えることが可能になった。磁性体を用いることで、非接触で駆動できることから、配線などは必要なく、インキュベータ内に導入できるような小型化が可能である。折畳み・展開を繰り返し後にLive/Deadアッセイを行い、細胞の生死を確認したところ、本実験により死んでいないことを確認した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
ライフイベントのため実験を中断したため。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本研究は3年間での実施を計画していたが、ライフイベントのため、1年延長し4年間で実施する。今後の計画は以下の通りである。
磁石とターンテーブルを用いて、単一細胞や細胞シートに繰り返し力学刺激を加えることができるデバイスを開発する。磁性体を用いることで、非接触で駆動できることから、配線などは必要なく、インキュベータ内に導入できるような小型化が可能である。
細胞の折畳み角度、そして細胞の形状の関係を調べる。細胞内の細胞骨格（アクチンフィラメント、ビンキュリン、微小管etc）の挙動を蛍光顕微鏡、共焦点顕微鏡を用いてリアルタイムに観察する。これにより、細胞の動的・立体的形状変化と細胞骨格の関係を明らかにする。
|
