2017 Fiscal Year Research-status Report
High-throughput analysis of embryo mechanical properties by atomic force microscopy
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17K19367
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
岡嶋 孝治 北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (70280998)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2019-03-31
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| Keywords | 生物物理 / 細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
受精卵の胚形成のメカニズムの理解には、細胞の力学特性（メカニクス）の解明が不可欠である。細胞メカニクスは張力と弾性率に大別される。発生胚の張力の直接測定はなされてきたが、弾性率の測定は測定法の欠如により皆無であった。本研究では、初期発生胚全領域の細胞レオロジー計測が可能な原子間力顕微鏡（AFM）システムの開発を目的とする。広範囲測定が可能なAFMに高速動的弾性率計測法を導入し、マイクロ加工基板を用いて多数の初期発生胚の細胞力学特性の網羅測定法を構築した。フォトレジスト材質を用いたマイクロ加工基板を開発した。また、初期発生胚の静的弾性率（ヤング率）の広範囲測定に成功し、動物極と植物極の力学特性の違いを詳細に明らかにした。特に、アクチン線維、微小管、ミオシンと弾性率との関係を調べた。その結果、初期発生過程における発生胚の弾性率変化はアクチン線維とミオシン（アクトミオシンの形成）に密接に関係していることが分かった。さらに、AFMを用いて初期胚の力学測定をする場合、サンプルの表面形状に弾性率値が影響することが分かった。この問題を解決するために、表面形状に依存した力学解析モデルを提案し、そのモデルの妥当性を実験的に示した。これにより、初期発生胚の弾性率の絶対値を評価することが可能になった。これらの成果は、現在論文投稿準備中である。上記成果を踏まえて、現在、様々な方向で基板に接着した初期胚を配列させて、多数の初期胚をAFMで計測することを試みている。
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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
発生胚メカニクスを計測するための原子間力顕微鏡の開発は順調に進んでいる。また、発生胚を配列する種々のマイクロ加工基板の開発も順調に進んでいる。さらに、原子間力顕微鏡により広範囲の発生胚のメカニクス挙動の計測に成功した。以上のように、本研究は順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は、初期発生胚全領域の細胞レオロジー計測が可能な原子間力顕微鏡（AFM）システムの開発を目的とする。広範囲測定が可能なAFMに高速動的弾性率計測法を導入し、マイクロ
加工基板を用いて多数の初期発生胚の細胞レオロジーの網羅的タイムラプス計測を行うことを目指している。そして、データベースと画像解析から発生胚を構成する全細胞の動的弾性率像を再構成し、初期発生胚メカニクスの時空間変動を解明することを目的としている。よって、研究の推進方策は当初予定から変更ない。
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| Causes of Carryover |
生体サンプル調製用の試薬の購入費用である。試薬はできるだけフレッシュなものが良い。次年度はじめに生体サンプル調製を再開するため次年度に使用することにした。
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