2020 Fiscal Year Research-status Report
サブミクロンの表面粗さを持つチタンが細胞機能を制御する機構の解明
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19K12798
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
右田 聖 山形大学, 大学院理工学研究科, 助教 (00512302)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | チタン / 表面粗さ / 細胞接着 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、細胞接着面の粗さと細胞機能との関係を分子レベルで明らかにすることを目標としている。細胞は表面の粗造化の度合いによって、接着面から異なる影響を受ける。そこでサブミクロンサイズの表面粗さに注目した研究を進めた。今年度進めた研究は以下のとおりである。
①昨年度までに、サブミクロンの表面粗さを持つチタン上の細胞は、インテグリンα5の発現が低下し、その代わりにインテグリンα2の発現が上昇するという知見を得ている。これを発展させ、両方のインテグリンの遺伝子に関して調節領域を調査し、AP-1と呼ばれる転写調節因子がα2とα5の発現切替に重要な役割を果たしているという新たな仮説を立てた。
②βカテニンの核移行シグナルであるGSK-3βのリン酸化を検出するために、細胞免疫染色による観察を行った。しかし、発現量の定量は難しく、ウエスタンブロッティングなどの異なる実験系も検討する必要があると考えている。
③サブミクロンの表面粗さにおいて細胞の伸展が抑制されることから、Hippo-YAP/TAZシグナル伝達経路に注目した研究を新たにスタートさせた。粗い表面によってアクチンファイバーが変形し、このシグナルに影響を与えている可能性がある。
④細胞接着に関する表面粗さの影響が他の材料でも普遍的に生じる現象であるかを確認するために、生体不活性材料であるコバルトクロム合金での粗さの影響を調査をスタートした。今年度は表面修飾法を確立し、コバルトクロム合金の細胞接着性が著しく低いという課題を克服した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
Covid-19への対応による中断や消耗品の不足などの影響もあり、研究が当初計画どおりに十分に進捗したとは言い難い。特に、二年目までの目標であった、粗造化チタンにおけるWnt/β-カテニン経路について明らかにするに至っていない。このため、現在までの進捗状況はやや遅れていると判断した。
一方で、当初計画にはなかったものの、今年度までに見出した新たな知見を発展させた部分で大きな進捗があった。
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| Strategy for Future Research Activity |
Wnt/β-カテニン経路が粗造化具合によってどのように変動するかを明らかにする。そして、サブミクロン粗造化表面でのβ-カテニン経路と骨分化抑制との関連を解明する。さらに、AP-1分子によるインテグリン発現のスイッチングやHippo-YAP/TAZシグナルについて新たに計画し、サブミクロン表面において細胞機能が抑制される機構を解明する。
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| Causes of Carryover |
1.参加を予定していた国内外の学会が中止もしくはオンラインになったため。2.共通機器の利用がCovid-19感染対策で制限されたため。
本研究での細胞イメージングによるアプローチを強化するために、蛍光顕微鏡のレンズと励起システムの拡張に使用する。
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