2022 Fiscal Year Annual Research Report
Study on mechanism of endothelial mechanotransduction by using micro-mechanical manipulation technique
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19KK0276
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
大橋 俊朗 北海道大学, 工学研究院, 教授 (30270812)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
東藤 正浩 北海道大学, 工学研究院, 教授 (10314402)
山田 悟史 北海道大学, 工学研究院, 助教 (90730169)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2023-03-31
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| Keywords | 内皮細胞 / メカノトランスダクション / 一次繊毛 / 磁気ナノビーズ / 細胞間力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞は周囲の力学環境に適応して自らの形態および機能を変化させることが知られている。これは細胞が力学刺激を感知・伝達し生化学的信号に変換しているためでありこの機構はメカノトランスダクションと呼ばれている。例えば、血管内皮細胞は血流に応答して血流方向に伸長・配向することから盛んに研究が行われてきたがメカノトランスダクション機構の全容は明らかではない。本申請課題の目的は、磁気ナノビーズ技術を高度に駆使して流れ刺激に対する内皮細胞の力学伝達経路の推定するものである。近年では、内皮細胞表面に突出する直径0.2ミクロン、長さ数ミクロン～十数ミクロン程度の線状のPrimary ciliumが力学刺激の感知に深く寄与していることが指摘されている。
以上の背景の下、磁気ナノビーズ技術およびマイクロフルイディクス技術により内皮細胞に力学刺激を負荷する部位を空間的に制御し、内皮細胞の流れ負荷応答のメカニズムを新しい視点で探求するものである．初年度は、磁気ナノビースを細胞表面に付着させ外部磁場を負荷することにより細胞応答を計測した。細胞応答に有意な差は見られなかったが磁場の方向に伸長することが確認された。次年度から2年間は、磁気ナノビーズを人工細胞内に導入し生細胞と共培養する実験系の確立に着手してきた。外部磁場を負荷することで人工細胞を駆動させることができるため細胞間力を任意に調整することが可能であり、細胞間の力学情報伝達経路を探求するものである。また、Primary ciliumの変形から力学特性を計測できる可能性が示唆されたため、Primary ciliumの力学特性計測という新しい研究展開も図った。最終年度は，人工細胞を効率よく生成するためのマイクロフルイディクスシステムの構築を主として実施してきた。
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