原子間力顕微鏡による生体組織力学物性のその場分離計測技術の開発

• Project Area: Hyper Bio Assembler for 3D Celluler Innovation
• Project/Area Number: 26106701
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 岡嶋 孝治 北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (70280998)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000); Fiscal Year 2015: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2014: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: 細胞分離 / 原子間力顕微鏡 / 細胞レオロジー / 生物物理

Outline of Annual Research Achievements

バイオアセンブラにおいて、細胞システム構築に有用な細胞を分離するためには、生体組織の力学物性をダイレクトに計測する細胞分離技術が強く望まれる。原子間力顕微鏡やイオンコンダクタンス顕微鏡は、接着している細胞を低侵襲でその力学物性やダイナミクスを計測できる利点をもつ。本年度は、前年度の研究成果を基に更に高度な計測を行った。前年度に行った上皮細胞株の計測技術を基に、細胞分裂が著しく起こる発生過程の組織の直接計測を行った（論文投稿準備中）。また、マウス胎児から摘出した培養組織の力学物性と細胞骨格構造との関係を明らかにした（論文投稿準備中）。さらに、走査プローブ顕微鏡の物性マッピング速度を高速化する技術を開発し、単一細胞分離性能を向上させ、単一細胞の統計分布の精密計測に成功した（論文投稿準備中）。細胞シートの力学物性計測にも成功し、細胞シートのバルク力学物性と細胞内小器官の力学物性との関係を明らかにした（論文投稿準備中）。

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] Mapping power-law rheology of living cells using multi-frequency force modulation atomic force microscopy (2015)
  • Author(s): R. Takahashi, T. Okajima
  • Journal Title: Applied Physics Letters Volume: 107 Issue: 17 Pages: 173702-173702
  • DOI: 10.1063/1.4934874
  • NAID: 120005677755
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Time-lapse imaging of morphological changes in a single neuron during the early stages of apoptosis using scanning ion conductance microscopy (2015)
  • Author(s): A. Tanaka*, R. Tanaka, N. Kasai, S. Tsukada, T. Okajima, K. Sumitomo
  • Journal Title: Journal of Structural Biology Volume: 191 Issue: 1 Pages: 32-38
  • DOI: 10.1016/j.jsb.2015.06.002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Precision of cell-to-cell variation in power-law rheology characterized by atomic force microscopy (2015)
  • Author(s): P.G. Cai, T. Okajima
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics Volume: 54 Issue: 3 Pages: 037001-037001
  • DOI: 10.7567/jjap.54.037001
  • NAID: 210000144874
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Quantifying local elastic modulus of living embryo by atomic force microscopy (2015)
  • Author(s): Y. Fujii*, W. Koizumi, K. Hotta, K. Oka, T. Okajima
  • Organizer: 23rd International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM23)
  • Place of Presentation: ニセコ（ヒルトンホテル）
  • Year and Date: 2015-12-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Multi-frequency force modulation atomic force microscopy:Simultaneous measurements of living cells in frequency and time domains (2015)
  • Author(s): R. Takahashi*, T. Okajima,
  • Organizer: 23rd International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM23)
  • Place of Presentation: ニセコ（ヒルトンホテル）
  • Year and Date: 2015-12-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Mechanical Measurements of in vitro Tissue by Atomic Force Microscopy (2015)
  • Author(s): Ryosuke Tanaka*, Takaharu Okajima
  • Organizer: 26th 2015 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
  • Place of Presentation: 名古屋（名古屋大）
  • Year and Date: 2015-11-23
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 原子間力顕微鏡による肝細胞共培養系の力学特性解析 (2015)
  • Author(s): 田中良昌*、秋山義勝、小林純、大和雅之、岡嶋孝治
  • Organizer: 第53回生物物理学会
  • Place of Presentation: 金沢（金沢大）
  • Year and Date: 2015-09-13
• [Presentation] 原子間力顕微鏡によるホヤ初期発生胚の弾性率の時空間測定 (2015)
  • Author(s): 藤井裕紀*、小泉航、堀田耕司、岡浩太郎、岡嶋孝治
  • Organizer: 第53回生物物理学会
  • Place of Presentation: 金沢（金沢大）
  • Year and Date: 2015-09-13
• [Presentation] 原子間力顕微鏡による力学的単一細胞診断：細胞力学量のばらつきの空間依存性 (2015)
  • Author(s): 澤野麻紀*、繁富（栗林）香織、朱きん峰、高橋亮輔、スバギョ・アグス、末岡和久、岡嶋孝治
  • Organizer: 第53回生物物理学会
  • Place of Presentation: 金沢（金沢大）
  • Year and Date: 2015-09-13
• [Presentation] 原子間力顕微鏡によるマウス顎下腺組織の弾性率マッピング (2015)
  • Author(s): 中島優*、中村光宏、武田宏明、松本卓也、岡嶋孝治、
  • Organizer: 第53回生物物理学会
  • Place of Presentation: 金沢（金沢大）
  • Year and Date: 2015-09-13
• [Presentation] 原子間力顕微鏡：細胞力学特性の個性を測る (2015)
  • Author(s): 岡嶋孝治
  • Organizer: 第53回生物物理学会
  • Place of Presentation: 金沢（金沢大）
  • Year and Date: 2015-09-13
  • Invited
• [Presentation] Spatial-Temporal Oscillation in Elastic Modulus of Embryo during the Early Development (2015)
  • Author(s): Yuki Fujii*, Wataru Koizumi, Koji Hotta and Takaharu Okajima,
  • Organizer: International Symposium on Fluctuation and Structure Out of Equilibrium 2015 (SFS2015)
  • Place of Presentation: 京都（京都大）
  • Year and Date: 2015-08-21
• [Presentation] 細胞シートの延伸による細胞核の形状変化 (2015)
  • Author(s): 大西恒太*，土屋雅博，岡嶋孝治
  • Organizer: 第67回細胞生物学会
  • Place of Presentation: 船堀
  • Year and Date: 2015-06-30
• [Presentation] 単層上皮細胞における細胞弾性率の空間不均一構造 (2015)
  • Author(s): 藤井裕紀*，越智勇貴，梶田美穂子，藤田恭之，岡嶋孝治
  • Organizer: 第67回細胞生物学会
  • Place of Presentation: 船堀（ タワーホール船堀）
  • Year and Date: 2015-06-30
• [Presentation] 原子間力顕微鏡による力学的単一細胞診断法の開発：細胞力学と細胞骨格構造の相関 (2015)
  • Author(s): 澤野麻紀*，繁富香織，朱キン峰，高橋亮輔，スバギョアグス，末岡和久，田中良昌，岡嶋孝治
  • Organizer: 第67回細胞生物学会
  • Place of Presentation: 船堀（ タワーホール船堀）
  • Year and Date: 2015-06-30
• [Presentation] 原子間力顕微鏡によるマウス顎下腺の弾性率測定 (2015)
  • Author(s): 中島優*，中村光宏，武田宏明，松本卓也，岡嶋孝治
  • Organizer: 第67回細胞生物学会
  • Place of Presentation: 船堀（ タワーホール船堀）
  • Year and Date: 2015-06-30
• [Presentation] 細胞の物理学：走査プローブ顕微鏡によるアプローチ (2015)
  • Author(s): 岡嶋孝治
  • Organizer: 表面科学会東北北海道支部学術研究会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2015-03-09 – 2015-03-10
  • Invited
• [Presentation] 細胞レオロジーの時間変動と空間分布：原子間力顕微鏡測定 (2014)
  • Author(s): 岡嶋孝治、蔡萍根、高橋亮輔、繁富（栗林）香織
  • Organizer: バイオオプティクス研究会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2014-12-05 – 2014-12-06
  • Invited
• [Presentation] Atomic force microscopy for mapping mechanical property of whole cell assembly (2014)
  • Author(s): R. Tanaka*, J. Kikkawa, Y. Fujii, K. Kuribayashi-Shigetomi, A. Subagyo, K. Sueoka, T. Okajima
  • Organizer: 25th 2014 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
  • Place of Presentation: Nagoya
  • Year and Date: 2014-11-09 – 2014-11-12
• [Presentation] Quantitative rheological measurements of confluent cell using atomic force microscopy (2014)
  • Author(s): R. Takahashi*, K. Kuribayashi-Shigetomi, A. Subagyo, K. Sueoka, T. Okajima
  • Organizer: 25th 2014 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
  • Place of Presentation: Nagoya
  • Year and Date: 2014-11-09 – 2014-11-12
• [Presentation] 原子間力顕微鏡による細胞レオロジー測定 (2014)
  • Author(s): 岡嶋孝治
  • Organizer: 第34回表面科学学術講演会
  • Place of Presentation: 島根
  • Year and Date: 2014-11-06 – 2014-11-08
  • Invited
• [Presentation] 多重周波数モジュレーション原子間力顕微鏡：単一細胞レオロジーの高速測定 (2014)
  • Author(s): 高橋亮輔*，繁富(栗林)香織、スバギョ・アグス，末岡和久，岡嶋孝治
  • Organizer: 第52回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [Presentation] 原子間力顕微鏡によるマウス顎下腺組織の弾性率マッピング測定 (2014)
  • Author(s): 中村光宏*，藤井裕紀，武田宏明，松本卓也，岡嶋孝治
  • Organizer: 第52回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [Presentation] 単層上皮細胞シートの複素弾性率の空間分布：原子間力顕微鏡測定 (2014)
  • Author(s): 藤井裕紀*，越智勇貴，岡嶋孝治
  • Organizer: 第52回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [Presentation] 細胞シート延伸における細胞核変形量の測定 (2014)
  • Author(s): 大西恒太*，土屋雅博，岡嶋孝治
  • Organizer: 第52回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [Presentation] 原子間力顕微鏡による単層上皮細胞の粘弾性の空間不均一性 (2014)
  • Author(s): 藤井裕紀*，越智勇貴，岡嶋孝治
  • Organizer: 第66回日本細胞生物学会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2014-06-11 – 2014-06-13
• [Book] Nano/Micro Science and Technology in Biorheology: Principles, Methods, and Applications (2015)
  • Author(s): T. Okajima
  • Total Pages: 28
  • Publisher: Springer
• [Book] Hyper Bio Assembler for 3D Cellular Systems (2015)
  • Author(s): K. Kuribayashi-Shigetomi, R. Takahashi, A. Subagyo, K. Sueoka, T. Okajima
  • Total Pages: 8
  • Publisher: Springer
• [Book] 光学 (2015)
  • Author(s): 水谷祐輔，田中良昌，田中あや，住友弘二，岡嶋孝治
  • Total Pages: 6
  • Publisher: 日本光学会
• [Book] ケミカルエンジニヤリング (2015)
  • Author(s): 高橋亮輔、岡嶋孝治
  • Total Pages: 6
  • Publisher: 化学工業社
• [Book] 三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): 岡嶋孝治（分担）
  • Total Pages: 6
  • Publisher: 株式会社NTS
• [Patent(Industrial Property Rights)] 細胞の複素弾性率の計測方法および計測システム (2014)
  • Inventor(s): 岡嶋孝治、高橋亮輔
  • Industrial Property Rights Holder: 岡嶋孝治、高橋亮輔
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2014-07-02