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光照射による神経突起成長の制御と神経回路作成

研究課題

研究課題/領域番号 14655136
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 電子デバイス・機器工学
研究機関成蹊大学

研究代表者

樋口 亜紺  成蹊大学, 工学部, 教授 (30189766)

研究分担者 原 万里子  成蹊大学, 工学部, 助手 (30311997)
研究期間 (年度) 2002 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2004年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2003年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2002年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
キーワード神経細胞 / 神経回路 / ニューロンコンピューター / 光レセプター / PC12細胞 / 神経突起 / バイオコンピューター
研究概要

神経様細胞PC12細胞(ラット副腎褐色細胞腫由来細胞)に光を照射することにより、細胞の光レセプターが応答して、神経突起を制御することを世界で初めて見出した。本年度は、PC12細胞に間欠的に光照射を行い、神経突起成長と光照射間隔の関係を特に検討した。さらには神経突起成長に対する光量並びに波長依存性を解析するために、レーザーポインター(670nm)並びにLED発光素子を用いて、単波長の光照射下における神経突起成長(神経突起率)、神経の長さ(神経伸長率)、細胞の扁平(細胞扁平率)をコラーゲン基板上において動画を用いて解析を行った。
以下具体的な研究実績を報告する。
1.神経突起成長と光照射間隔の関係
倒立顕微鏡の光源(主に525nm)を用いて、様々な光間欠照射条件におけるPC12細胞の神経突起率の経時変化を検討した。単位時間当たりの光照射時間を統一する事によって、光を頻繁に照射した条件の方が神経突起成長は制御される事が明らかとなった。この原因として、神経細胞に光照射を行うと、光レセプターが応答して、細胞内シグナル伝達が行われる。その後、所定の時間後にフィードバック機構により神経細胞は元の状態に戻ると考えられる。この場合、光を短間隔で照射した場合には、神経細胞は常に光に応答している状態になるためであると考察した。
2.神経突起成長に対する光量並びに波長依存性
レーザーポインター、LED発光素子等の単波長の光を神経細胞に照射して、神経突起成長に対する光量並びに波長依存性を検討した。グリーン光を発色するLED発光素子を用いて525nmの光を照射した場合には、神経突起間のシナプス形成を促進する効果を発見した。今回行った実験では、3mm長と驚異的な長さまで神経細胞はシナプス形成していることが明らかとなった。
レーザーポインター(670nm)を用いて、神経突起のパターンニングを行うことが可能であった。

報告書

(3件)
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (6件) 文献書誌 (12件)

  • [雑誌論文] Temperature-dependent cell detachment on Pluronic gels2005

    • 著者名/発表者名
      A.Higuchi, T.Yamamoto, K.Sugiyama, S.Hayashi, T.-M.Tak, T.Nakagawa
    • 雑誌名

      Biomacromolecules

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Albumin and urea production by hepatocytes cultured on extracellular matrix proteins-conjugated poly(vinyl alcohol) membranes2005

    • 著者名/発表者名
      A.Higuchi, M.Kurihara, K.Kobayashi, C.-S.Cho, T.Akaike, M.Hara
    • 雑誌名

      J.Biomat.Sci., Polym.Edn.

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Cell separation between mesenchymal progenitor cells through porous polymeric membranes2005

    • 著者名/発表者名
      A.Higuchi, Y.Shindo, Y.Gomei, T.Mori, T.Uyama, A.Umezawa
    • 雑誌名

      J.Biomat.Sci., Polym.Edn., Part B-Applied Biomaterials

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Chiral Separation of Amino Acids in Ultrafiltration through DNA-immobilized Cellulose Membranes2005

    • 著者名/発表者名
      A.Higuchi, A.Hayashi, N.Kanda, K.Sanui, H.Kitamura
    • 雑誌名

      J.Mol.Structure

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Quantitation of DNA from flow cytometry analysis using flourescent probe2004

    • 著者名/発表者名
      A.Higuchi, Y.Murayama, Y.Tsukamoto, T.Kojima, H.Kitamura
    • 雑誌名

      Bull.Chem.Soc.Jpn 77

      ページ: 2021-2025

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Cell separation between hepatocytes and fibroblasts through surface-modified polyurethane membranes2004

    • 著者名/発表者名
      A.Higuchi, Y.Tsukamoto
    • 雑誌名

      J.Biomed.Mater.Res. 71A

      ページ: 470-479

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] A.Higuchi, H.Kitamura, K.Shishimine, S.Konishi: "Visible light is able to guide neuronal networks in a micro-patterned manner"J.Biomat.Sci., Polym.Edn.. 14(12). 1377-1388 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] M.Hara, Y.Takanashi, N.Tuzuki, K.Toma, A.Higuchi: "Production of interferon-b by NB1-RGB cells cultured on peptide-lipid membranes"Cytotechnology. 42. 13-20 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.Higuchi, Y.Takanashi, N.Tsuzuki, T.Asakura, T.Akaike: "Production of interferon-b by fibroblast cells on membranes prepared with RGD-containing peptides"J.Biomed.Mater.Res.. 65A(3). 369-378 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.Higuchi, K.Sugiyama, B.O.Yoon, M.Sakurai, M.Hara: "Serum protein and platelet adsorption on pluronic-coated polysulfone membranes"Biomaterials. 24(19). 3235-3245 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.Higuchi, H.Hashiba, R.Hayashi, B.O.Yoon, M.Hara: "Chemically modified polysulfone hollow fibers with zwitterionic sulfoalkylbetaine group having improved blood compatibility"ACS Symposium Series. 876. (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.Higuchi, H.Hashiba, R.Hayashi, B.-O.Yoon, M.Hara: "Serum protein and platelet adsorption on aspartic acid-immobilized polysulfone membranes"J.Biomat.Sci., Polym.Edn.. 15. (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.Higuchi, K.Sugiyama, B.O.Yoon, M.Sakurai, M.Hara: "Serum protein and platelet adsorption on pluronic-coated polysulfone membranes"Biomaterials. 24. (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Hara, Y.Takanashi, N.Tuzuki, K.Toma, A.Higuchi: "Production of interferon-β by NB1-RGB cells cultured on peptide-lipid membranes"Cytotechnology. (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] A.Higuchi, H.Hashiba, B.O.Yoon, M.Hattori, M.Hara: "Chemically modified polysulfone hollow fibers with zwitterionic sulfoalkylbetaine group having improved blood compatibility"ACS Symposium Series. (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Hara, S.Adachi, A.Higuchi: "Enhanced production of antigen (CEA)by CW-2 cells cultured on various polymeric membranes"J. Biomat. Sci., Polym. Edn.. (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] A.Higuchi, Y.Takanashi, T.Ohno, T.Akaike M.Hara: "Production of interferon-β by fibroblast cells on the membranes prepared by extracellular matrix proteins"Cytotechnology. (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] A.Higuchi, Y.Takanashi, C.-S.Cho, T.Akaike, M.Hara: "Production of interferon-β by fibroblast cells on membranes prepared with RGD-containing peptides"J. Biomat. Sci., Polym. Edn.. (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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