2019 Fiscal Year Annual Research Report
Building Infrastructure for Active Analysis of Cell Mechanobiololgy
| Project/Area Number |
18H02010
|
|---|
| Research Institution | National Institute for Materials Science |
|---|
Principal Investigator |
中西 淳 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, グループリーダー (60360608)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上木 岳士 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主任研究員 (00557415)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | メカノバイオロジー / 時間分解分析 / ハイドロゲル / 細胞接着 / 上皮間葉転換 / 光異性化 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
生命現象や病態における物理的な「力」の作用を探究するメカノバイオロジーという新しい学問領域において，細胞が周囲の力学的特徴を「力覚」するメカニズムを調べる方法論が不足している。本研究では，光照射に応じて弾性率が変化するハイドロゲルを新規開発し，この材料の弾性率変化を介して細胞に時空間が制御された力学刺激を与え，その応答過程を時間分解分析する「アクティブ分析」という方法論を確立することを目的としている。本年度は，前年度に開発したアゾベンゼンに基づく光応答ゲルの光照射前後での弾性率の変化の評価し，そのゲル組成の影響を調べた。
シランカップリング剤によりアクリル基を導入したカバーガラス上で，アゾベンゼンアクリレート（AzoA）とジメチルアクリルアミド（DMAAm）の共重合体，およびモノマーに対して1.0-5.0 mol%の架橋剤存在下で光応答ゲルの薄膜を作製した。この薄膜に対して垂直応力を一定に保ちながら，回転式レオメーターでレオロジー測定を行った。その結果，架橋剤の濃度が最も高い5mol%の場合にのみ，UV照射後に貯蔵弾性率が低下する（軟らかくなる）という結果が得られた。応答速度やレンジについてはさらに改善の余地はあるが，光応答的に弾性率を変化させるハイドロゲルの開発という当初の目的の一つは達成することができた。また，このゲルの表面に細胞外マトリクスタンパク質を修飾することで，その上に細胞が付着できることを確認した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
レオメーター測定を通して，昨年度前に開発した光応答ゲルにおいて，光照射に応じて弾性率が変化することを確認し，細胞メカノバイオロジーにおけるアクティブ分析用の基盤材料を開発することができた。さらに，このゲル材料の上に細胞を付着させることにも成功しており，実際に細胞に弾性率変化を付与した際の応答を解析する手はずは整った。以上より，当初の計画通りに概ね順調に進展していると言える。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本年度開発したゲル上で，蛍光標識細胞を付着させ，弾性率変化に対する細胞応答のリアルタイム解析を行う。特に細胞骨格および接着斑に関連するタンパク質としてアクチン・パキシリン・FAKに注目し，光刺激の可逆変化に伴う，当該タンパク質の細胞内での動態変化をアクティブウォッチングし，力学刺激に対するEMT誘導の初期現象を探究する。
|
