2011 Fiscal Year Annual Research Report
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22510122
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
AFRIN Rehana 東京工業大学, イノベーション研究推進体, 特任准教授 (70447556)
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| Keywords | 創傷治癒 / 細胞創傷 / 細胞膜穿孔 / 原子間力顕微鏡 / 脂質膜分解酵素 |
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| Research Abstract |
1.細胞膜穿孔と開口治癒過程時間依存性
昨年度に引き続き、原子間力顕微鏡探針に直径10-20μm程度のビーズを固定し、さらにリン脂質分解酵素を結合し、細胞膜に押し当てて膜に穿孔した。脂質膜は疏水性蛍光色素でラベルしてあるので、酵素の作用で穿孔部分から脂質が除去されると蛍光顕微鏡下で黒い孔として確認でき、その修復を蛍光回復として観測し、数μmの直径を持つ孔の修復は数分以内で終了するが、終了しない場合は次の事実が観測された。
2.細胞膜開口による細胞各所で見られる泡状構造(bleb)の形成
細胞膜への穿孔後数分以内に細胞各所に泡状の構造が生成した。この泡状構造は、細胞壊死やアポトーシスに際して見られるブレブ(Bleb)と類似の構造と考えられる。BIebの生成位置は当初の原子間力顕微鏡探針による穿孔位置とはあまり関係なく、細胞表面のかなり広い領域で、10個以上見られることが多い。Bleb生成を伴う細胞損傷は細胞にとって致命的となることが多いので、当初穿孔した孔の大きさとBleb生成の関係が重要な因子であると考られる。
3.赤血球変形と細胞骨格の関係
細胞膜の損傷について研究を進めていたところ、脂質膜と細胞骨格の相互作用についての知見が必要となった。特に赤血球の脂質膜と細胞骨格の間の関係が既知なので、これをモデルとして細胞膜の変形がどの程度細胞骨格に伝えられ、その変形を促すかを定量的に測定した。その結果、タンパク質間の結合を切断、またはタンパク質を破壊せずに50ピコニュートン以下の印加力で細胞膜および細胞骨格が数μmまで引き延ばせることが解った。膜タンパク質の引き抜きにはその数倍の力が必要なので大規模変形が赤血球に与える損傷は極めて軽微であると結論した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画書に記した原子間力顕微鏡探針による細胞膜穿孔法を確立し、孔の修復過程を経時的に記録した。孔の大きさによっては細胞膜の広い範囲で泡状構造の生成が見られ、細胞に致死的な損傷となる場合があることが分かった。また赤血球の細胞膜大規模変形が細胞骨格の支持により損傷の少ない方法で行われることを明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の方針として、細胞膜穿孔に伴っておこるBleb形成と細胞の致死性についての関連を調べる。Bleb形成とその収縮過程の動画を記録し、Blebの大きさの分布と生成・収縮の時間的関連を定.肚化する。細胞内のストレスファイバーに損傷を与えた場合に起こる創傷治癒過程を観測し、どの程度の損傷から細胞が自律的に回復しえるかを測定する。
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Research Products
(12 results)
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[Presentation] Exploring Atomic Force Microscopy for Nano-medical Applications2012
Author(s)
Afrin, R., Watanabe-Nakayama, T., Machida, S., Saito, M., Ikai, A.
Organizer
ACMM22/ICONN2012/APMC10 Combined Conference
Place of Presentation
Perth, WA, Australia
Year and Date
20120205-20120209
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[Presentation] Interaction of Serum Proteins with the Surface of Hemodialysis Tubing2011
Author(s)
Afirin, R., Watanabe-Nakayama, T., Machida, S., Saito, M., Ikai, A.
Organizer
International Colloquium of Scanning Probe Microscopy (ICSPM19)
Place of Presentation
Toyako, Hokkaido, Japan
Year and Date
20111219-20111221
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[Presentation] Exploring Atomic Force Microscopy for Single Cell Manipulations2011
Author(s)
Afrin, R., Watanabe-Nakayama, T., Machida, S., Saito, M., Ikai, A.
Organizer
Annual Meeting of the American Society for Cell Biology
Place of Presentation
Denver, CO, USA
Year and Date
20111203-20111207
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[Presentation] Interaction Between Serum Proteins And Polymer Surface Studied By Atomic Force Microscopy2011
Author(s)
Afrin, R., Watanabe-Nakayama, T., Machida, S., Saito, M., Ikai, A.
Organizer
AFM-BioMed Conference
Place of Presentation
Paris, France
Year and Date
20110823-20110827
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[Presentation] Aomic Force Microscopy for Nano-medical Applications2011
Author(s)
Afrin, R., Watanabe-Nakayama, T., Machida, S., Saito, M., Ikai, A.
Organizer
2nd International NanoMedicine Conference
Place of Presentation
Sydney, NSW, Australia
Year and Date
20110714-20110716
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[Presentation] Mechanical Interactions of Red Blood Cell Cytoskeleton and Associated Proteins2011
Author(s)
Afrin, R., Watanabe-Nakayama, T., Machida, S., Saito, M., Ikai, A.
Organizer
13th International Scanning Probe Microscopy Conference (ISPM)
Place of Presentation
Munich, Germany
Year and Date
20110619-20110622
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