生体内硬さ環境のインビトロ構築と細胞応答の定量解明

• Project/Area Number: 13J08820
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Biomedical engineering/Biological material science
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 松崎 賢寿 (2014-2015) 埼玉大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1); 松﨑 賢寿 (2013) 埼玉大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 細胞接着 / がん細胞 / 反射干渉法 / 硬さ / ハイドロゲル / 組織形成 / 細胞膜モデル / 膜弾性 / 緑茶カテキン / 細胞力学応答 / 組織集合 / 肝臓原基 / 光干渉

Outline of Annual Research Achievements

平成27年度は研究計画に予定していた通り、平成25・26年度を通して構築した実験プラットホームを用いて、様々な生命現象（特にがんの転移や組織形成）メカニズムの解明に挑んだ。具体的には抗がん効果を有する緑茶カテキンによるがん細胞接着への影響の定量評価を行った。接着界面を可視化できる反射干渉法を用いてがん細胞を観察すると、強接着状態にある高転移性のがん細胞が緑茶カテキン濃度の増大に伴い弱接着状態へと転移を起こすことが明らかになった。この時の転移点のカテキン濃度は低転移性のがん細胞に比べて約1.6倍高濃度側にあり、抗カテキン作用の強さを定量評価に成功した（J. Phys. Chem. B 2016）。さらに緑茶中に含まれるカテキン誘導体の内、ガロイル基を有する(-)-epigallocatechin gallate (EGCG) 及び (-)-epicatechin gallate (ECG)が特異的にがん細胞接着を阻害していることを見出した（In Vitro Cellular & Developmental Biology-Animal, in press）。よって本実験プラットホームを用いることでがん細胞の転移能及び抗がん剤の効果を接着の観点から定量評価に成功している。
また昨年度に引き続き横浜市立大学　臓器再生医学　武部貴則准教授との共同研究も継続して進め、本実験プラットホームを組織形成に適用した。その結果、肝臓原基（臓器の種）を効率的に誘導することのできるハイドロゲル基板の硬さ因子に成功した（Cell Stem Cell 2015）。以上により松崎君は本申請の目的である、生体内硬さ環境のインビトロ構築し、その生化学・物理的特性に応答する様々な生命現象（がん細胞や組織形成）のメカニズムの定量解明を達成できたと考えられる。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Quantitative Evaluation of Cancer Cell Adhesion to Self-Assembled Monolayer-Patterned Substrates by Reflection Interference Contrast Microscopy (2016)
  • Author(s): 4)T. Matsuzaki, K. Ito, K. Masuda, E. Kakinuma, R. Sakamoto, K. Iketaki, H. Yamamoto, M. Suganuma, N. Kobayashi, S. Nakabayashi, T. Tanii, H. Y. Yoshikawa
  • Journal Title: Journal of Physical Chemistry B Volume: 120 Issue: 7 Pages: 1221-1227
  • DOI: 10.1021/acs.jpcb.5b11870
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Quantitative comparison of cancer and normal cell adhesion using organosilane monolayer templates: An experimental study on the anti-adhesion effect of green-tea catechins (2016)
  • Author(s): R. Sakamoto, E. Kakinuma, K. Masuda, Y. Takeuchi, K. Ito, K. Iketaki, T. Matsuzaki, S. Nakabayashi, H. Y. Yoshikawa, H. Yamamoto, Y. Sato, T. Tanii
  • Journal Title: In Vitro Cellular & Developmental Biology - Animal Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Vascularized and Complex Organ Buds from Diverse Tissues via Mesenchymal Cell-Driven Condensation (2015)
  • Author(s): T. Takebe, M. Eomura, E. Yoshizawa, M. Kimura, H. Koike, Y. Ueno, T. Matsuzaki, T. Yamazaki, T. Toyohara, K. Osafune, H. Nakauchi, H. Y. Yoshikawa, H. Taniguchi
  • Journal Title: Cell Stem Cell Volume: 16 Issue: 5 Pages: 556-565
  • DOI: 10.1016/j.stem.2015.03.004
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] High Contrast Visualization of Cell-Hydrogel Contact by Advanced Interferometric Optical Microscopy (2014)
  • Author(s): T. Matszuaki, G. Sazaki, M. Suganuma, T. Watanabe, T. Yamazaki, M. Tanaka, S. Nakabayashi, H. Y. Yoshikawa
  • Journal Title: Journal of Physical Chemistry letter Volume: 5 Issue: 1 Pages: 253-257
  • DOI: 10.1021/jz402463u
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Reconstruction of Joint Hyaline Cartilage by Autologous Progenitor Cell s Derived from Ear Elastic Cartilage (2014)
  • Author(s): M. Mizuno, S. Kobayashi, T. Takebe, H. Kan, Y. Yabuki, T. Matsuzaki, H. Y. Yoshikawa, S. Nakabayashi, L. J. Ik, J. Maegawa, H. Taniguchi
  • Journal Title: Stem Cells Volume: 32 Issue: 3 Pages: 816-821
  • DOI: 10.1002/stem.1529
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Physical interactions of catechin derivatives with cell membrane models. (2015)
  • Author(s): T. Matsuzaki, H. Ito, V. Chevyreva, A. Makky, S. Kaufmann, M. Suganuma, S. Nakabayashi, M. Tanaka and H. Y. Yoshikawa.
  • Organizer: PACIFICHEM（環太平洋国際化学会議）
  • Place of Presentation: Hawai, USA
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Design of mechanically patterned hydrogel for directing organ bud self-formation. (2015)
  • Author(s): Y. Shimokawa, H. Koike, T. Matsuzaki, M. Enomura, M. Kimura, S. Nakabayashi, H. Nakauchi, H. Taniguchi, T. Takebe, H. Y. Yoshikawa.
  • Organizer: PACIFICHEM（環太平洋国際化学会議）
  • Place of Presentation: Hawai, USA
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Quantitative study of the impact of catechin derivatives on structure and mechanics of cell membrane models. (2015)
  • Author(s): T. Matsuzaki, H. Ito, V. Chevyreva, A. Makky, S. Kaufmann, M. Suganuma, S. Nakabayashi, M. Tanaka and H. Y. Yoshikawa.
  • Organizer: WPI拠点iCeMS国際シンポジウム Hierarchical dynamics in soft materials and biological matter
  • Place of Presentation: 京都大学 吉田北部キャンパス 京都府 京都市 左京区
  • Year and Date: 2015-09-23
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Mechanical study of formation of cell aggregates on hydrogel. (2015)
  • Author(s): Y. Shimokawa, H. Koike, T. Matsuzaki, M. Enomura, M. Kimura, S. Nakabayashi, H. Nakauchi, H. Taniguchi, T. Takebe, H. Y. Yoshikawa.
  • Organizer: 日本生物物理学会
  • Place of Presentation: 金沢大学 角間キャンパス 石川県 金沢市
  • Year and Date: 2015-09-13
• [Presentation] Evaluation of the Impact of Stiffness on Adhesion and Migration of Cancer Cells (2014)
  • Author(s): T. Yamazaki, T. Matsuzaki, Y. Shimokawa, K. Sato, M. Suganuma, M. Tanaka, S. Nakabayashi, H. Yoshikawa
  • Organizer: 生物物理学会
  • Place of Presentation: 北海道大学（札幌）
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [Presentation] Evaluation of the impact of stiffness on cancer cell adhesion (2014)
  • Author(s): T. Yamazaki, T. Matsuzaki, Y. Shimokawa, M. Suganuma, M. Tanaka, S. Nakabayashi, H. Y. Yoshikawa
  • Organizer: The 12th Japan-Korea Joint Symposium on Cancer and Ageing Research
  • Place of Presentation: Saitama cancer center, Japan
  • Year and Date: 2014-06-19 – 2014-06-21
• [Presentation] Suppressive effect of epigallocatechin gallate on adhesion of metastatic cancer cells studied by reflection interference contrast microscopy measurement of micropatterned cells (2013)
  • Author(s): R. Sakamoto, K. Masuda, E. Kakinuma, K. Ito, K. Iketaki, T. Matsuzaki, H. Yoshikawa, S. Nakabayashi, H. Yamamoto, Y. Sato, T. Tanii
  • Organizer: The 5th International Conference on O-CHA (Tea) Culture and Science
  • Place of Presentation: Shizuoka Convention & Arts Center (Shizuoka, Japan.)
  • Year and Date: 2013-11-17
• [Presentation] Green-tea catechin alters the adhesion state in cancer cells, but not in normal cells (2013)
  • Author(s): K. Masuda, E. Kakinuma, R. Sakamoto, K. Ito, K. Iketaki, T. Matsuzaki, H. Yoshikawa, S. Nakabayashi, H. Yamamoto, H. T. Chi, Y. Sato, T. Tanii
  • Organizer: The 5th International Conference on O-CHA (Tea) Culture and Science
  • Place of Presentation: Shizuoka Convention & Arts Center (Shizuoka, Japan.)
  • Year and Date: 2013-11-07
• [Presentation] 光干渉法を用いた細胞・ハイドロゲル間接着の定量評価 (2013)
  • Author(s): 松崎 賢寿、佐崎 元、菅沼 雅美、渡邊 達郎、山崎 喬、下川 裕子、Tanaka Motomu、中林 誠一郎、吉川 洋史
  • Organizer: 第51回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 国際京都国際会館(京都府)
  • Year and Date: 2013-10-28
• [Presentation] High contrast visualization of cell-hydrogel contact by advanced interferometric optical microscopy (2013)
  • Author(s): T. Matsuzaki, G. Sazaki, M. Suganuma, T. Watanabe, M. Tanaka, S. Nakabayashi, H. Yoshikawa
  • Organizer: The 4th "Physics of cancer" symposium
  • Place of Presentation: Leipzig university (Leipzig, Germany).
  • Year and Date: 2013-09-24
• [Presentation] 光干渉法を用いたがん細胞―有機シラン単分子膜間接着の定量評価 (2013)
  • Author(s): 伊藤 耕作、松崎 賢寿、柿沼 瑛介、益田 顕太朗、坂本 留実、菅沼雅美、中林 誠一郎、谷井 孝至、吉川 洋史
  • Organizer: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 同志社大学(京都府)
  • Year and Date: 2013-09-16
• [Presentation] 有機シラン単分子膜パターン基板を用いた癌細胞の接着能評価 (2013)
  • Author(s): 柿沼 瑛介、益田 顕太朗、坂本 留実、伊藤 耕作、松崎 賢寿、吉川 洋史、中林 誠一郎、山本 英明、佐藤 裕子、品田 賢宏、谷井 孝至
  • Organizer: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 同志社大学(京都府)
  • Year and Date: 2013-09-16
• [Presentation] 光干渉を用いた細胞―ハイドロゲル界面可視化法の開発 (2013)
  • Author(s): 松崎賢寿, 菅沼雅美, 渡辺達郎, 佐崎元, Motomu Tanaka, 中林誠一郎, 吉川洋史
  • Organizer: バイオアゼンプラ第2回若手シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学産業技術研究所(東京都)
  • Year and Date: 2013-06-12
• [Presentation] 細胞外環境モデルの構築と細胞力学応答の評価 (2013)
  • Author(s): 山崎喬, 松崎賢寿, 菅沼雅美, Motomu Tanaka, 中林誠一郎, 吉川洋史
  • Organizer: バイオアゼンプラ第2回若手シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学産業技術研究所(東京都)
  • Year and Date: 2013-06-12
• [Book] 3次元ティッシュエンジニアリング~細胞の培養・操作・組織化から品質管理、脱細胞化まで～ (2015)
  • Author(s): 松崎 賢寿、吉川 洋史
  • Total Pages: 5
  • Publisher: エヌ・ティー・エス（株）