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Effects of mechanical stress on growth and differentiation of DFAT cell

Research Project

Project/Area Number 21K12632
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
Research InstitutionNihon University

Principal Investigator

KATAOKA Noriyuki  日本大学, 工学部, 教授 (20250681)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 松本 太郎  日本大学, 医学部, 教授 (50366580)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
KeywordsDFAT細胞 / 再生医療 / メカニカルストレス / 再生医学 / 細胞増殖 / 細胞分化 / メカノバイオロジー
Outline of Research at the Start

脱分化脂肪細胞(DFAT細胞)は、患者本人から簡易に採取可能であることから、再生医療分野で高い期待がかけられている。一方、研究代表者は骨芽前駆細胞を回転をもとにした振とう培養で増殖、分化、石灰化能が顕著に亢進することを明らかにした。一般的に、流れや伸展などのメカニカルストレスは各種の細胞の機能に影響を及ぼすことが知られている。本申請では、脱分化脂肪細胞に振とう培養装置やストレッチチャンバーによって生ずる培養液によるせん断応力や伸展刺激を負荷した際の増殖能、分化能を評価し、最適な力学培養条件の探索を行う。

Outline of Final Research Achievements

DFAT cells are induced into cells with properties similar to mesenchymal stem cells by culturing mature adipocytes in a ceiling culture method. In this study, we fabricated an apparatus to apply mechanical stimuli to DFAT cells and developed a system to apply shaking and stretching stimuli simultaneously. The results of this study show that we succeeded in developing a system for simultaneous loading of extensional and flow stimuli to cells, and that cell proliferation was slightly suppressed up to 48 hours after applying only extensional stimuli to DFAT cells. On the other hand, when cells were subjected to simultaneous loading of extension and flow stimuli, cells elongated and cellular senescence was suppressed. Further investigation of loading time and loading pattern will be conducted in the future.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

DFAT細胞はiPS細胞やES細胞などの他の多能性細胞と比較して安価、安全、かつ取得が容易な点などから、再生医療への活用が期待されている。現在、DFAT細胞は骨、軟骨、脂肪、平滑筋、血管への分化が確認されているが、機械的刺激負荷によってその増殖や分化を制御出来る可能性があり、再生医療に大きな寄与が可能であると考えられる。本研究の結果は、DFAT細胞の再生医療への応用のみならず、他の幹細胞を用いた再生医療、細胞培養技術全般にも適用可能で大きな学術的・社会的意義がある。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (26 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 4 results)

  • [Journal Article] Actin Filaments That Form Networks in Living Cells Fluctuate Rapidly and Independently of Each Other2023

    • Author(s)
      Tomoteru Oka, Kouki Furukawa, Yasuyuki Oguma, Buntara Sthenly Gan, Noriyuki Kataoka
    • Journal Title

      International Journal of Biomedical Science and Engineering

      Volume: 11 Pages: 33-43

    • DOI

      10.11648/j.ijbse.20231103.11

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Real-time analysis of F-actin fluctuation in living cells with quasi super-resolution technique2022

    • Author(s)
      Tomoteru OKA, Yasuyuki OGUMA, Noriyuki KATAOKA
    • Journal Title

      Journal of Biomechanical Science and Engineering

      Volume: 17 Issue: 3 Pages: 22-00081-22-00081

    • DOI

      10.1299/jbse.22-00081

    • ISSN
      1880-9863
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Response of human endothelial cells to the vortex flow in an immediately expanding flow chamber2022

    • Author(s)
      Kenta KANNO, Hyu AKABANE, Yuji SHIMOGONYA, Noriyuki KATAOKA
    • Journal Title

      Journal of Biomechanical Science and Engineering

      Volume: 17 Issue: 3 Pages: 22-00080-22-00080

    • DOI

      10.1299/jbse.22-00080

    • ISSN
      1880-9863
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  • [Presentation] 急拡大流路における生理的拍動流の血管内皮細胞に対する応答2024

    • Author(s)
      花輪 陸人, 池田 俊輔, 池田 蓮, 下権谷 祐児, 片岡 則之
    • Organizer
      日本機械学会 東北支部 第59期講演会
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  • [Presentation] 培養細胞を用いた医用金属材料の生体適合性評価2024

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      関根 公平, 武藤 大, 小澤 孝太郎, 田村 桐子, 片岡 則之
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      日本機械学会 東北支部 第59期講演会
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      Yoshihisa Kawano, Tomoteru Oka, Noriyuki Kataoka, Buntara Sthenly Gan
    • Organizer
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      古川皓喜, 岡知輝, 片岡則之
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  • [Presentation] 脱分化脂肪(DFAT)細胞のメカニカルストレス負荷に対する増殖能の評価2023

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      顧耘嘉, 佐藤淳哉, 小森元滋, 片岡則之
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      第35回バイオエンジニアリング講演会
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      関根公平, 武藤大, 片岡則之
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      第35回バイオエンジニアリング講演会
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  • [Presentation] Responses of dedifferentiated FAT (DFAT) cell to stretching stimulation2023

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      Noriyuki Kataoka, Junya Sato, Gu Yunjia, Motoshige Komori, Tomohiko Kazama, Taro Matshumoto
    • Organizer
      6th Japan-Switzerland Workshop on Biomechanics
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 流れ負荷時の生細胞内F-actinの実時間観察手法の確立2023

    • Author(s)
      大槻 将也, 松本 拓真, 岡 知輝, 片岡 則之
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      尾川原 康輔, 増田 翔, 片岡 則之
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      第 57 回 日本生体医工学会東北支部大会
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  • [Presentation] 培養細胞に対する流れ及び伸展刺激同時負荷システムの開発2023

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      佐藤 淳哉, 顧 耘嘉, 小森 元滋, 長友 龍之介, 片岡 則之
    • Organizer
      第 57 回 日本生体医工学会東北支部大会
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  • [Presentation] Flow-Mediated Cellular Biomechanics2022

    • Author(s)
      Noriyuki KATAOKA
    • Organizer
      9th World Congress of Biomechanics
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  • [Presentation] 数値モデルを用いた細胞骨格構造体の動的解析2022

    • Author(s)
      岡知輝、ガンブンタラ ステンリー、片岡則之
    • Organizer
      日本機械学会 第34回バイオエンジニアリング講演会
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  • [Presentation] 血管内皮細胞を使用した医用金属材料の生体適合性評価2022

    • Author(s)
      武藤大、早野准平、 片岡則之
    • Organizer
      日本機械学会 第34回バイオエンジニアリング講演会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 流れ負荷時の生細胞内 F-actin の実時間観察方法の確立2022

    • Author(s)
      大槻将也、尾川原康輔、古川皓喜、岡知輝、片岡則之
    • Organizer
      日本機械学会 第34回バイオエンジニアリング講演会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 急拡大流路における非定常流負荷時の血管内皮細胞の応答2022

    • Author(s)
      赤羽飛祐、花輪陸人、塚越陸登、今林亘、下權谷祐児、片岡則之
    • Organizer
      日本機械学会第33回バイオフロンティア講演会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 脱分化脂肪(DFAT)細胞の伸展刺激負荷に対する応答2022

    • Author(s)
      佐藤淳哉、顧耘嘉、小森元滋、坂口陸、片岡則之
    • Organizer
      第56回日本生体医工学会東北支部大会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 血管内皮細胞の非定常渦に対する形態応答2022

    • Author(s)
      赤羽飛祐、花輪陸人、塚越陸登、下權谷祐児、片岡則之
    • Organizer
      第56回日本生体医工学会東北支部大会
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  • [Presentation] 急拡大流路における2次元渦に対する血管内皮細胞の応答解析2021

    • Author(s)
      片岡 則之、赤羽 飛祐、下權谷 祐児
    • Organizer
      日本機械学会 第33回バイオエンジニアリング講演会
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      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 培養細胞を用いた金属・生体材料の生体適合性試験2021

    • Author(s)
      早野 准平、片岡 則之
    • Organizer
      日本機械学会 第33回バイオエンジニアリング講演会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 擬似的な超解像度画像解析手法を用い生細胞内F-actinネットワーク構造のゆらぎの実時間解析2021

    • Author(s)
      岡 知輝、小熊 靖之、ガン ブンタラステンリー、片岡 則之
    • Organizer
      日本機械学会 第33回バイオエンジニアリング講演会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 骨芽細胞の分化に及ぼす長期メカニカルストレス負荷の影響2021

    • Author(s)
      片岡 則之
    • Organizer
      第47回日本骨折治療学会学術集会
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      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Analysis of F-actin fluctuation in network structure in the cell2021

    • Author(s)
      Tomoteru OKA, Yasuyuki OGUMA , Buntara Sthenly GAN, Noriyuki KATAOKA
    • Organizer
      11th Asian-Pacific Conference on Biomechanics
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Response of Vascular Endothelial Cells to Spatial and Temporal Shear Stress Gradients2021

    • Author(s)
      Hyu AKABANE ,Yuji Shimogonya, Noriyuki Kataoka
    • Organizer
      11th Asian-Pacific Conference on Biomechanics
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      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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