2022 Fiscal Year Annual Research 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 – 2023-03-31
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| Keywords | バイオマテリアル / チタン / 表面粗さ |
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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。昨年度までに、チタン表面の粗さがWnt/β-カテニン経路やYAP/TAZシグナルを制御している可能性を見出すことができた。本年度は、これらの経路の詳細な解析を行い、細胞がどのようにして表面粗さを認識しているかを明らかにすることを目指した。
マウス骨芽細胞（MC3T3-E1）を用いて、チタン表面における細胞の伸展面積とYAP局在との関係を調べた。表面粗さ100-150 nmの研磨チタン表面では、細胞の伸展が抑制され、YAPの核内局在も低下した。これにより、細胞は伸展面積に基づいて表面環境を感知し、Hippo経路を介した細胞機能制御が行われていることが示唆された。
金属種類による影響を調査するため、チタンとコバルトクロム合金での比較を行った。両者ともに細胞は研磨痕に沿って伸展するコンタクトガイダンスを引き起こしたが、チタンでは研磨痕が細胞接着を阻害する一方、コバルトクロム合金では研磨痕が細胞接着を若干向上させる傾向が見られた。このことは、金属の表面粗さが細胞接着に影響を及ぼすものの、表面の化学組成や状態も重要であることを示している。コバルトクロム合金表面は、細胞接着がもともと低いが、研磨痕がある場合には細胞がその溝を物理的な足場として利用している可能性がある。
これらの知見は、将来的にインプラント表面の設計や生体適合性の向上に役立つだけでなく、細胞が外部環境に応答してどのように機能を調節するかという基本的な問題を解決する寄与するものである。
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