2018 Fiscal Year Research-status Report
運動を具現化する新規異種細胞間輸液制御モジュールを活用した細胞機能連関研究の挑戦
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18K19762
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
橋本 健志 立命館大学, スポーツ健康科学部, 教授 (70511608)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小西 聡 立命館大学, 理工学部, 教授 (50288627)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 細胞培養 / 骨格筋 / 脂肪 / 自動回収 / バイオチップ / サルコペニア / 肥満 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
組織間の機能相関が高まれば、健康増進に繋がると考えられ、そのための方略として運動・栄養処方や薬理的な処置が想起される。一般的に、こうした処方・処置は細胞培養を対象に研究を進め、その知見を実験動物、そしてヒトへと、生体という複雑系に臨床応用展開する手法がとられることが多い。しかしながら、特に運動・栄養処方の臨床応用研究に展開するための、組織間の機能連関亢進を意図した細胞培養研究は殆ど存在しない。
本研究では、異なるディッシュ間の培地輸液制御に重点を置いた「培地間インターコネクション・チャネルモジュール」を活用して、組織間機能連関研究に挑む。
本年度は、骨格筋細胞へ電気刺激を強度、頻度を変えて適用制御することを試みた。筋タンパク合成を促進させるには、機械的刺激に加え、十分なアミノ酸とグルコースの栄養供給が重要となるが、その摂取タイミング（例えば運動直後の栄養摂取）も重要とされるため、飢餓状態や栄養過多状態での電気刺激など、刺激パターンを変えながら筋応答（筋生育状況やタンパク質発現など）を解析した。一方、脂肪でもカテコラミン・インスリンにより脂肪分解・合成刺激制御し、細胞応答（脂肪蓄積の程度、分解活性など）を解析した。特長として、細胞が発するマイオカインやアディポカイン、代謝産物などを、培地を経時的に自動回収して保存し、解析することであったが、ディッシュ間のチュービングを手始めに、バルブやポンプを導入してチャネルモジュールを構築し、培地の行き来や自動回収作業を制御できることを確認した。
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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
骨格筋細胞へ電気刺激を強度、頻度を変えて適用制御することを試みた。筋収縮を引き起こす刺激頻度と強度を確認し、付随して、栄養状態を変化させた際の筋合成関連タンパク質発現の解析を行った。栄養状態の違いによって電気刺激に対する筋合成関連タンパク質発現量の違いを認めたが、さらなる追試が必要である。
脂肪細胞に関しては、細胞内脂肪蓄積量を画像診断しつつ、適宜、脂肪合成・分解刺激をホルモン添加によって加える実験に着手し、一定の成果を挙げている。
また、培地の自動回収も実施し、筋収縮由来の代謝産物（乳酸など）を回収・保存して、解析した結果、マニュアル操作と相違ないことを確認できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、筋・脂肪細胞へ刺激を強度、時間、頻度を変えて適用する。その際、配管流路を介して筋と脂肪の異種細胞間での培地輸液制御を試行する。当該モジュールにおいて、筋収縮に相応して脂肪細胞にカテコラミン刺激を加え（刺激の同期）、各細胞からの代謝物が他方の培養系へ流入するシステム構築に挑戦する。即ち、筋-脂肪細胞培養システムにおいて、運動状態を世界に先駆けて具現化する。細胞コンディションに相応した機能連関要素の抽出と作用機序の同定を図る（共培養現象の解析と意義の発見、確認）。
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| Causes of Carryover |
培地間インターコネクション・チャネルモジュールの作製において、研究分担者の別の研究予算を執行することができたため。
今後は、回収した培地の生化学的解析に重点化し、残予算を使用して行く予定である。
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