2023 Fiscal Year Research-status Report
細胞接着力の絶対定量評価システムの構築：オルガノイドの超越的機能発現
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23K18576
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
吉川 洋史 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (50551173)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武部 貴則 大阪大学, 大学院医学系研究科, 教授 (20612625)
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| Project Period (FY) |
2023-06-30 – 2026-03-31
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| Keywords | 細胞接着 / レーザー刺激 / 反射干渉イメージング / 生体材料 / 界面計測 / オルガノイド / レーザー操作 / 力学計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、細胞・生体物質・生体材料の力学特性の定量評価システムを開発するとともに、力学特性を絶対定量指標とした機能的な細胞組織や分子集合体作製の設計指針を開拓することにある。2023年度はこれまで研究代表者らが開発してきた力学的な刺激・計測手法論を先鋭化・高度度化するとともに、様々な試料を対象としたその技術検証を行った。
例えば、研究代表者が得意とする反射型光干渉法に構造化照明を組み合わせることで、そのXY平面方向の超解像化に成功し、細胞-外場環境間のナノメートルスケールの接着構造を検出できることを見出した。さらに本超解像光干渉イメージングと、蛍光イメージング法を組み合わせることで、細胞接着と細胞骨格のナノメートルスケールの構造相関を詳細に調べ、細胞接着性を定量指標とした細胞分化状態の評価が可能であることを見出した。また本超解像光干渉イメージング技術を用いて、モータータンパク質で駆動する微小管ファイバーネットワーク構造の３次元計測や、タンパク質結晶表面のステップ成長様式を高空間解像度で可視化することにも成功した。本成果はJ Phys Chem Lett誌に原著論文として発表した。また集光レーザーや原子間力顕微鏡を外部刺激を用いた生体物質の力学的相互作用の制御や計測法に関する研究も進め、細胞組織の機能と力学的特性との定量的相関に関する初期的知見を得ることにも成功している。以上の成果の一部は論文や学会にて発表している。
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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
2023年度に当初予定していた計測制御系の高度化・先鋭化はある程度達成し、その成果を原著論文として発表することができた。また本計測制御系を用いた細胞および細胞組織・生体物質・生体材料に関する力学的研究にも着手できており、本研究はおおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も構築した計測制御系の高度化・先鋭化を進めるとともに、様々な細胞・生体物質・生体材料を用いた技術検証や、様々な生命機能の力学的観点からの定量指標化を目指す予定である。
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| Causes of Carryover |
本年度は実験制御計測系の構築に重点を置いたため、試薬などの消耗品費用が当初想定より少額になった。残額は主に本研究を加速するための物品費として使用する予定である。
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[Journal Article] Advanced Interferometry with 3-D Structured Illumination Reveals the Surface Fine Structure of Complex Biospecimens2024
Author(s)
Takahisa Matsuzaki, Ryuzo Kawamura, Akihisa Yamamoto, Hozumi Takahashi, Mai Fujii, Shodai Togo, Yosuke Yoneyama, Fumihiko Hakuno, Shin-Ichiro Takahashi, Masami Suganuma, Seiichiro Nakabayashi, Shivani Sharma, James K. Gimzewski, Hiroshi Y. Yoshikawa
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Journal Title
The Journal of Physical Chemistry Letters
Volume: 15
Pages: 1097-1104
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Preparation of mechanically patterned hydrogels for controlling the self-condensation of cells2023
Author(s)
Takahisa Matsuzaki,Yuma Kawano,Momoka Horikiri,Yuko Shimokawa,Takashi Yamazaki,Nao Okuma,Hiroyuki Koike,Masaki Kimura,Ryuzo Kawamura,Yosuke Yoneyama,Yasuro Furuichi,Fumihiko Hakuno,Shin-Ichiro Takahashi,Seiichiro Nakabayashi,Satoshi Okamoto,Hiromitsu Nakauchi,Hideki Taniguchi,Takanori Takebe,Hiroshi Y. Yoshikawa
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Journal Title
STAR Protocols
Volume: 4
Pages: 102471
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Influence of pulsed laser irradiation on dissolution behavior of bone to understand the structural and chemical origins of old bone region2023
Author(s)
Anna Konishi,Erika Yamashita, Mihoko Maruyama,Takahisa Matsuzaki,Heqi Xi,Menglu Li,Katsumasa Fujita,Junichi Kikuta,Yusuke Mori,Masaru Ishii,Hiroshi Yoshikawa
Organizer
第61回日本生物物理学会年会
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[Presentation] フェムト秒レーザーを用いた尿路結石破砕法の検討～新規内視鏡的治療法の開拓に向けて～2023
Author(s)
吉村侑大,濵本周造,丸山美帆子,田中勇太朗,高野和文,吉村正志,宇佐美茂佳,今西正幸,田尻理恵,岡田淳志,安井孝周,森勇介,吉川洋史
Organizer
日本尿路結石症学会第33回学術集会
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[Presentation] Growth Promotion of Targeted Crystal Faces of Organics Compounds and Proteins by Nano-Processing via Laser Ablation2023
Author(s)
Hiroshi Y. Yoshikwa,Yuka Tsuri,Hozumi Takahashi,Megumi Shiraiwa,Yusuke Takaoka,Satomi Ebihara,Katsuo Tsukamoto,Takashi Onuma,Ryutaro Shimada,Tomohiko Tateshima,Kazufumi Takano,Hiroaki Adachi,Masashi Yoshimura,Yoichiroh Hosokawa, Seiichiro Nakabayashi,Mihoko Maruyama,Yusuke Mori
Organizer
The International Conference on Crystal Growth and Epitaxy ICCGE-20
Int'l Joint Research
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[Presentation] Spatiotemporal Control of Ice Crystallization in Supercooled Water by Focused Irradiation with Laser Pulses2023
Author(s)
Hozumi Takahashi,Tatsuya Kono,Kosuke Sawada,Satoru Kumano,Yuka Tsuri,Mihoko Maruyama,Masashi Yoshimura,Daisuke Takahashi, Yukio Kawamura,Matsuo Uemura,Seiichiro Nakabayashi,Yusuke Mori, Yoichiroh Hosokawa, Hiroshi Y. Yoshikawa.
Organizer
The International Conference on Crystal Growth and Epitaxy ICCGE-20
Int'l Joint Research
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