2023 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of high gravity-sensing mechanisms in cells and its application to control cellular phenotype and differentiation
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22K19898
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
坂元 尚哉 東京都立大学, システムデザイン研究科, 准教授 (20361115)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤江 裕道 東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (20199300)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Keywords | 生物・生体工学 / 細胞バイオメカニクス / 細胞骨格 / 高重力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
コラーゲンゲル基質中に包埋した平滑筋細胞に対して，遠心分離機を用いて高い重力を負荷した後，細胞骨格であるアクチンフィラメントの蛍光染色を行った．通常重力環境で静置培養した細胞と比べて，細胞の生存率には高重力負荷の影響は見られなかった．高重力負荷直後には細胞骨格構造に顕著は変化は見られなかったが，その後通常重力環境で5日間培養した結果，収縮型平滑筋細胞マーカーの一つ平滑筋αアクチンで構成されたアクチンフィラメント線維の増加傾向が認められた．遠心せず通常重力環境で同期間コラーゲンゲル中で培養した平滑筋細胞にはαアクチン線維は観察されなかった．この結果はコラーゲンゲル中で三次元培養した平滑筋細胞へ高重力を負荷することで，平滑筋細胞形質を収縮型へ誘導できる可能性を示唆する．
また，高重力負荷がアクチンフィラメント構造張力に及ぼす影響を明らかにするため，張力発生指標となるアクチンフィラメント構造構成タンパク質ミオシン軽鎖リン酸化を調べた．コラーゲンゲル基質中で三次元培養した平滑筋細胞に対して高重力を10分間負荷した後，免疫蛍光染色法を用いてリン酸化ミオシン軽鎖を可視化し，顕微鏡観察した．その結果，コラーゲンゲル中の平滑筋細胞において，高重力負荷直後にリン酸化ミオシンが認められ，負荷後60分後まで通常重力環境で静置培養した細胞でもリン酸化状態が確認された．二次元平面基質に培養した平滑筋細胞に対しても同様に高重力負荷後，免疫蛍光観察を行ったが，ミオシンのリン酸化は見られなかった．この結果は高重力負荷によるアクチンフィラメント張力上昇を示唆しており，高重力感知および応答メカニズムにおいてアクチンフィラメントの関与が考えられた．
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