2021 Fiscal Year Annual Research Report
Dynamic analysis of tissue development by 3D culture platform
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21H01299
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
萩原 将也 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 理研白眉研究チームリーダー (00705056)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
稲木 美紀子 大阪大学, 大学院理学研究科, 講師 (10747679)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 細胞行動 / 細胞ーECM相互作用 / 細胞パターニング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は、細胞と周囲のECMたんぱくを同時にディッシュ上にパターニングする手法を確立し、細胞が移動する際に周囲のECMとの間でどのような相互作用があり、細胞行動に影響を及ぼしているのか解析を行った。
まず、三角形の形をしたヒト気管支上皮細胞の細胞集団において、細胞が一旦凝集したタイミングで、細胞外マトリックスの一種であるフィブロネクチンを染色した。すると、細胞はフィブロネクチンを自ら分泌し、その場所にいた痕跡を残していたことが明らかになった。このフィブロネクチンの影響を調べるため、人為的にフィブロネクチンを細胞集団の周囲にコーティングし、細胞行動を観察した。すると、単独で近づいた細胞は全て、フィブロネクチンの境界の外に出ることなく引き返した一方、集団で境界まで近づいた細胞は、境界の外に出ないようにしながらも、周囲の細胞に押し出され境界の外に出てしまい、そこでフィブロネクチンを新たに分泌する様子が観察されました。このことから、細胞はフィブロネクチンの領域内にとどまろうとする一方、一旦領域外に出た場合は新たに場にマーキングをし、領域を拡大していることが確認できた。
次に、細胞周囲に存在する細胞外マトリックスの細胞への影響を調べるため、細胞外マトリックスの一種であるマトリゲルを細胞の上から被せた培養実験と、光ピンセットを用いたマトリゲル内の物理的な移動による抵抗値変化を測定した。すると、細胞は周囲にある細胞外マトリックスから抵抗を受けて動きを制限されているものの、時間経過とともにこの周囲からの抵抗を弱めることで細胞外マトリックス内に通りやすい道を作り出して、他の細胞もその道を積極的に通るとことが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
二次元の場の制御から、細胞行動におけるECMの物理的な役割を明らかにし、この原理を三次元に展開して立証することができた。
また、三次元の場の制御として、CUBE型培養器における表面張力を利用した、ECMの局在制御手法を生み出すことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
三次元の制御手法は依然として限られている。ＥＣＭの局在制御手法は依然ＰＯＣが確認できた段階であり、データ取りを進めて手法の確立を行う。また、濃度勾配が制御可能なシステムを確立することで、発生に重要な因子であるＥＣＭ分布、因子濃度勾配、細胞分布といった3要素をCＵＢＥ内で制御可能なプラットフォームの確立を行う。
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