2019 Fiscal Year Research-status Report
弾性表面波からの放射圧を用いた細胞接着の力学的特性の解明
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17KK0119
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
竹村 研治郎 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (90348821)
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| Project Period (FY) |
2018 – 2020
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| Keywords | 細胞接着特性 / 音響放射圧 / 弾性表面波デバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
iPS細胞を用いた再生医療などが注目される中，細胞の大量培養技術への期待が高まっており，手作業に頼っていた細胞の培養，剥離，回収，パターニングといった作業を自動化する必要がある．これまでに，培養基材に適切な固有振動モードを励振することで，酵素フリーで基材から細胞を剥離する手法や，回収・再播種を伴わない連続的な増殖培養を可能にする手法を開発した．また，培養チャンバから細胞懸濁液を回収する方法や細胞をパターニングする方法なども具現化した．しかし，細胞剥離メカニズムなどは不明であった．こうした手法を細胞培養のための基盤技術とするために，本国際共同研究では，弾性表面波（SAW）デバイスから発生する音響放射圧を培養ディッシュに対して領域選択的に照射することによって，プローブ等を必要とせずに非接触で細胞接着の力学的特性を明らかにすることを目的としている．
2019年度は，まず，前年度に得た音響放射圧の局所的な照射が細胞培養面の微小な領域から細胞を剥離することに有効であることを示した研究を学術論文として発表した．この成果に基づいて，共同研究先に滞在してより微小な領域への超音波照射を可能にするFocused SAWデバイスを設計し，製作した．このFocused SAWデバイスを用いて，マウス由来筋芽細胞C2C12を培養面から局所的に剥離できることを確認し，剥離に適した超音波照査条件を明らかにした．一方，本研究を実施する中から，Focused SAWデバイスを利用した新たな細胞塊生成方法の着想が生まれ，滞在していた米国の国内会議にて成果を発表した．
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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
本国際共同研究では当初計画において，研究全体を以下の３つのフェーズに分けた．(1) 力学特性測定装置の設計・製作と実験条件の決定（＠慶應義塾大学），(2) SAWデバイスの開発と培養ディッシュへの放射圧の透過実験（＠UC San Diego）, (3) 細胞接着の力学特性の測定（＠UC San Diego, 慶應義塾大学）．これまでに，主に2018年度に (1)に関する成果が得られ，2019年度に(2)が完了し，（3）に関連する超音波照射による細胞剥離が達成された．2020年度は(3)の実験を進める予定である．
以上のように，本国際共同研究の現在までの進捗は順調に推移していると判断している．
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| Strategy for Future Research Activity |
「現在までの進捗状況」で述べたように，当初計画の(1)～(3)に実行に向けて順調に推移している．しかし，2020年3月中旬に新型コロナウィルスの世界的流行の影響により滞在先であるUC San Diegoのキャンパスへの立ち入りが禁止され，実験を継続できなくなっている．これに伴って，当初計画を変更して日本に帰国したが，14日間の自主隔離期間の終了直前に慶應義塾大学のキャンパスへの立ち入りが禁止され，日米いずれのキャンパスでも研究活動再開の目処が立っていない．キャンパス再開後にこれまで順調に製作してきたSAWデバイスを用いた細胞の接着力の定量化に取り掛かる計画である．ただし，キャンパス再開の明確な日程は不透明であるため，年度前半は接着力の定量化にむけた実験計画を再検討するとともに，これまでに得られた成果の論文化に向けてUC San DiegoのJames Friend教授とのweb会議を行い，原稿を執筆する．
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Research Products
(4 results)
