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ゲル基質の軟らかさと粘性を利用した上皮シートの3次元組織構築

Publicly Offered Research

Project AreaHyper Bio Assembler for 3D Celluler Innovation
Project/Area Number 26106702
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

芳賀 永  北海道大学, 先端生命科学研究科(研究院), 教授 (00292045)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥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・組織 / 上皮細胞シート / 粘弾性培養基質 / 腸管絨毛構造 / 自己組織化
Outline of Annual Research Achievements

本研究課題は,ゲル基質を用いて上皮細胞に腸管絨毛のような立体構造(チューリップハット様の構造)を形成させるシステムを構築することを目的とする.研究代表者はこれまでに,上皮細胞をマトリゲル上に播種すると,上皮シートの辺縁部が内側に収縮し,ゲル基質を変形させながら回転運動を行い,絨毛構造を形成することを発見した.本研究では,この現象を組織再生の基礎技術とするために,①上皮シートの辺縁部が収縮する機構,②ゲル基質の粘性がもたらす効果,③シート全体が回転運動する機構の3点に焦点を当てて研究を遂行した.
平成27年度では,交付申請書における研究実施計画に従って,リーダー細胞の出現による形態形成への機序解明と様々な粘性係数をもつ粘性基質の開発を行った.実験の結果,上皮間葉転移(EMT)を誘引する受容体を薬剤阻害してもチューリップハット構造の形成が阻害されることはなかった.リーダー細胞の出現,およびチューリップハット構造の形成にはEMTのシグナル経路は関与しないことが明らかとなった.また,粘性基質の開発については,シリコーンオイルにPDMSを混ぜることで任意の粘性係数を実現することに成功した.粘性基質上に播種した上皮細胞が様々な形の突起構造,管状構造を形成することを発見した.さらに,従来法であるマトリゲルに架橋剤としてゲニピンを混ぜることで,任意の粘性係数をもつ新規のマトリゲル基質を開発した.ゲニピンの濃度を調節し,粘性係数を変えことで任意のサイズの突起構造を形成させることに成功した.
これらの結果は,平成27年度内にScientific Reports誌に原著論文として公開することができた.

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。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 6 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results) Presentation (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Three-dimensional morphogenesis of MDCK cells induced by cellular contractile forces on a viscous substrate2015

    • Author(s)
      Misako Imai, Kazuya Furusawa, Takeomi Mizutani, Kazushige Kawabata, Hisashi Haga
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 5 Issue: 1 Pages: 14208-14208

    • DOI

      10.1038/srep14208

    • NAID

      120005682122

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Transgene Integration into the Human AAVS1 Locus Enhances Myosin II-Dependent Contractile Force by Reducing Expression of Myosin Binding Subunit 852015

    • Author(s)
      T. Mizutani, R. Li, H. Haga, and K. Kawabata
    • Journal Title

      Biochem. Biophys. Res. Commun.

      Volume: 465 Issue: 2 Pages: 270-274

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2015.08.018

    • NAID

      120005906854

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Leader Cells Regulate Collective Cell Migration via Rac Activation in the Downstream Signaling of Integrin Beta1 and PI3K2015

    • Author(s)
      N. Yamaguchi, T. Mizutani, K. Kawabata, and H. Haga
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 5 Issue: 1 Pages: 7656-7656

    • DOI

      10.1038/srep07656

    • NAID

      120005567742

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Compressive stress induces dephosphorylation of the myosin regulatory light chain via RhoA phosphorylation by the adenylyl cyclase/protein kinase A signaling pathway.2015

    • Author(s)
      Takemoto, T., Ishihara, S., Mizutani, T., Kawabata, K., Haga, H.
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: 10 Issue: 3 Pages: e0117937-e0117937

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0117937

    • NAID

      120005613567

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Epithelial Sheet Folding Induces Lumen Formation by Madin-Darby Canine Kidney Cells in a Collagen Gel2014

    • Author(s)
      S. Ishida, R. Tanaka, N. Yamaguchi, G. Ogata, T. Mizutani, K. Kawabata, and H. Haga
    • Journal Title

      PLoS ONE

      Volume: 9 Issue: 8 Pages: e99655-e99655

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0099655

    • NAID

      120005476150

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] An Improved Method for Western Blotting When Extracting Proteins from Mammalian Cells Cultured on a Collagen Gel under Serum-free Conditions2014

    • Author(s)
      S.Ishihara, T.Mizutani, K.Kawabata, and H.Haga
    • Journal Title

      Cytotechnology

      Volume: 09 Jul. Pages: 1-8

    • NAID

      120005905602

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Collective migration of Madin-Darby canine kidney cells led by leader cells is dependent on Rac1,integrin beta1,and PI3K2014

    • Author(s)
      N.Yamaguchi, T.Mizutani, K.Kawabata, and H.Haga
    • Organizer
      第66回日本細胞生物学会大会
    • Place of Presentation
      奈良県新公会堂(奈良県春日野町)
    • Year and Date
      2014-06-11
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Remarks] 細胞ダイナミクス科学研究室 研究紹介

    • URL

      http://altair.sci.hokudai.ac.jp/g3/research

    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2014-04-04   Modified: 2018-03-28  

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