2009 Fiscal Year Annual Research Report
細胞の力学応答機構解明を目指した細胞内残留応力場のその場計測手法の確立
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20680025
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
長山 和亮 Nagoya Institute of Technology, 大学院・工学研究科, 准教授 (10359763)
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| Keywords | バイオメカニクス / 生物・生体工学 / メカノトランスダクション / 細胞骨格 / 力学特性 / 細胞の力学応答 |
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| Research Abstract |
本研究では,生理状態にて細胞内部の構成要素に加わる引張・圧縮ひずみや,それぞれの力学特性を計測し,細胞内の構成要素ごとの残留応力・ひずみ分布を明らかにする手法を確立する.そして,基質に生じた力が細胞内でどのように伝達されて,細胞の機能変化を引き起こすのか明らかにすることを目的としている.
本年度は,血管平滑筋細胞を対象として,細胞内での力の伝達に大きく関わっていると予想されるアクチンストレスファイバに注目し,細胞が能動的に収縮する時にファイバの力学特性がどのように変化するかについて詳細に調べた.
まず,これまでに確立してきた2本のマイクロガラス針を用いた単一細胞の引張試験手法を応用し,細胞内ストレスファイバを選択的に破壊する前後での細胞の力学特性を計測すると共に,共焦点顕微鏡画像を撮影して細胞内に存在するストレスファイバの数を求めた.これらを通じて,1本のストレスファイバが負担する平均スティフネスを算出する手法を確立し,未処理細胞内のストレスファイバのスティフネスを,約0.7nN/%と見積ることができた.収縮アゴニストを投与して細胞の収縮機構を活性化させると,それぞれのストレスファイバの両端に存在する焦点接着斑同士が結合しながらファイバ同士が融合して太くなり,より直線的な形態に変化した.最終的には収縮活性化により,ファイバのスティフネスが2倍以上にも上昇することが明らかとなった.
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