2006 Fiscal Year Annual Research Report
マトリックスデバイスによる細胞骨格の力学バランス計測と細胞機能制御
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18048005
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
大橋 俊朗 東北大学, 大学院工学研究科, 助教授 (30270812)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 正明 東北大学, 大学院工学研究科, 教授 (30111371)
坂元 尚哉 東北大学, 大学院工学研究科, 助手 (20361115)
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| Keywords | 細胞力学応答 / 細胞牽引力 / 力学伝達経路 / マイクロマシニング / ソフトリソグラフィー / 細胞骨格 |
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| Research Abstract |
細胞はそれ自体,高度に組織化,構造化された生体構造物であり,外部の力学刺激に対して能動的に応答する.細胞内の力学伝達は細胞.組織の生理・病理に深く関わることからそのメカニズムを知ることは非常に重要であるが,力学刺激が実際に細胞内でどのように伝達されているか,またそれによって機能がどのように修飾を受けるのかに関しては未知の部分が多い.本研究では,マイクロマシニング技術により細胞底面に発生する力を直接計測できる実験系を構築し,力学刺激が細胞骨格を伝達する経路およびその大きさを定量的に求めること,さらにこの実験系により機能制御の実現可能性を探ることを目的とする.また同時に細胞内の力学環境を変化させることで細胞機能を積極的に制御することももう一つの目的とする.本年度においては,マトリックスデバイスの作製,マトリックス上での細胞培養実験に関する要素技術を主として確立した.試料として平滑筋細胞を用いた.まず,シリコン基板上に微細加工したデザインにPDMSを流し込み,マイクロポストアレイを有する細胞培養用マトリックスを作製した.マイクロポストの高さは10μm,直径3μm,ポスト間ピッチ8pmであった.PDMSをディッシュ底面に貼り付けこの上で細胞培養実験を行った.細胞を播種すると細胞はマイクロポスト上面で焦点接着斑を形成し牽引力を細胞の中心に向かって発生させた.このとき牽引力によって生じるポストのたわみから焦点接着斑に発生する力を画像処理により推定した.同時にアクチンフィラメント構造を予め導入しておいたGFPアクチンの蛍光像にて観察し,牽引力とアクチン構造との相関を調べた.その結果,大きな牽引力を発生している焦点接着斑の箇所には太いアクチンフィラメント構造が発達している様子が観察された.次年度は,マイクロポストの直径やピッチ間距離,マイクロポストの作製面積を変化させて細胞の焦点接着斑形成部位,細胞の接着面積そのものを制御する技術を確立していく予定である.
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