2014 Fiscal Year Annual Research Report
有限要素法によるびまん性軸索損傷診断のための立体共培養神経細胞の耐衝撃性評価
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25289064
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
青村 茂 首都大学東京, システムデザイン研究科, 教授 (20281248)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中楯 浩康 首都大学東京, システムデザイン学部, 助教 (10514987)
角田 陽 東京工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (60224359)
西村 明儒 徳島大学, ヘルスバイオサイエンス研究部, 教授 (60283561)
但野 茂 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50175444)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | びまん性軸索損傷 / 立体共培養 / 神経細胞 / 耐衝撃性評価 / 有限要素法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではびまん性軸索損傷診断支援のために、衝撃ひずみが神経細胞の軸索輸送機能に与える影響を平面環境で評価すると共に、損傷評価をより脳内環境に近い複雑なネットワークを持つ神経細胞に対して行うための立体培養環境および試験装置の開発を行った。
まず平面状で衝撃引張を実現するために、PDMSチャンバー、サーボアクチュエータ、制御PCおよびポテンショメータから構成される短軸引張が可能な装置を設計・製作した。
試料にはマウス神経幹細胞を使用した。分化前の状態で培地に繊維芽細胞増殖因子FGを添加して幹細胞のまま増殖させ、さらにその後神経細胞分化用アストロサイト調整培地を用いて神経細胞に分化させた。それらの神経細胞に６種類のひずみおよびひずみ速度の組み合わせからなる衝撃を負荷し、衝撃負荷３時間後にTauおよびβ-APPを免疫染色および蛍光観察することにより軸索の損傷評価を行った。各衝撃条件における軸索輸送障害が発生した神経細胞、軸索輸送が断絶（停止）した神経細胞、軸索100μmあたりのTauおよびβ-APPが蓄積した軸索瘤の数を評価項目とし、sham controlと比較した。その結果、軸索輸送機能に障害をきたす閾値はひずみ15～22%であり、ひずみ速度4/s～50/sではひずみ速度の影響は小さかった。またひずみ15～22%、ひずみ速度4/s～50/sの範囲では衝撃の大きさに関係なく一定の間隔で瘤が生成された。
平行して、立体培養した神経細胞にせん断ひずみを負荷可能なせん断変形チャンバーを設計・製作し、既存の単軸引張ひずみ負荷装置と組み合わせることで、せん断ひずみ負荷を発生させ、さらに変形時の試験片内の変位を計測することでせん断ひずみの範囲を決定できる装置を開発した。
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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
計画は概ね順調に遂行されており，一定の成果も得られている．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、立体的に培養された細胞にせん断ひずみを負荷し、神経細胞のせん断ひずみに対する損傷を立体的に評価する。
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| Causes of Carryover |
研究予算は装置の開発にその多くを割いたため、余裕をみたことにより、設計・製作終了後に若干の残が出た。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の装置の改良に使用する予定である。
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Research Products
(9 results)
