Exploration of mechanosensors by direct mitochondrial stimulation

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K22993
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
• Research Institution: 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群)
• Principal Investigator: Tsukamoto Akira 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 准教授 (90511460)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 天羽 拓 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 准教授 (40453922) ; 宮内 良広 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 准教授 (70467124)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ミトコンドリア / 力学刺激

Outline of Final Research Achievements

Isolated mitochondria were directly stimulated to verify whether mechanosensors exist in mitochondria. Furthermore, mechanosensors in mitochondria were supposed to be identified. To apply strain to isolated mitochondria, glass micro-needles and fluid shear force were tested. Also, to localize mitochondria on surfaces of dishes, electric field and bottom coating were tested. As a result, although the mitochondrial membrane potential changed when strain was applied, the possibility of artifact could not be excluded. PLL coating was found to be a relatively effective localization technique. To apply strain to mitochondria through the cytoskeleton, a device that enables continuous observation of the mitochondria under a microscope have been developed.

Free Research Field

生体医工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ミトコンドリアを力学的に直接刺激する手法として単純な圧縮刺激や流体剪断力は適さないことが示唆された．細胞質の影響を排除しつつミトコンドリアを力学的に刺激する手法として直接刺激ではなくdigitoninにより接着細胞の膜に穴を開けた状態にして接着細胞に引張歪みを負荷する手法を検証することとして，そのために必要な装置として顕微鏡上であっても引張刺激された細胞を連続観察できる装置の開発を進めた．この装置を使うとミトコンドリア膜電位のみならず，ほかの細胞応答も観察ができる．学術的意義として，この装置によって引張刺激した細胞において物理的，生化学的な応答が連続観察できるようになったことが挙げられる．