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衝撃波照射が細胞において生理応答を惹起する物理メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 15K05706
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群)

研究代表者

塚本 哲  防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 准教授 (90511460)

研究分担者 宮内 良広  防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 准教授 (70467124)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード衝撃波医療 / 物理メカニズム / 衝撃波 / 細胞内Ca2+濃度上昇 / 細胞骨格 / 力学刺激
研究成果の概要

衝撃波を照射して惹起される細胞内Ca2+濃度上昇を検討するため,流体せん断力の影響を排除し,衝撃波のピーク圧力ならびに時間幅を変化させることのできる実験系を構築した.細胞内Ca2+濃度上昇に関わる細胞内カスケードとしてPLC/IP3が関与し,アクチン細胞骨格は関与するが,微小管は関与しないことがわかった.また,少なくとも蛍光色素であるCalceinやPIなどを透過させるほどの大きさをもつ細胞膜の破損は関与していないことがわかった.また,細胞内Ca2+濃度上昇は少なくともピーク圧力には単純に依存せず,エネルギ流速などの積分値が関与することが示唆された.

研究成果の学術的意義や社会的意義

衝撃波による血管新生はすでに臨床応用されていますが,このメカニズムがわかると,別の疾患を非侵襲に治療できる可能性がでてきます.そのなかで,本研究は,細胞のなかに存在する骨組みであるアクチン細胞骨格が衝撃波によって物理的に変化する可能性を示唆しました.今後,アクチン細胞骨格が衝撃波によってどのように物理的に変化するか明らかにすることで,具体的にどのような疾患を治療できる可能性があるのか,具体的に議論できるようになると期待されます.

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Low-energy shock waves evoke intracellular Ca2+ increases independently of sonoporation2019

    • 著者名/発表者名
      Toru Takahashi, Keiichi Nakagawa, Shigeru Tada, Akira Tsukamoto
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 3218-3218

    • DOI

      10.1038/s41598-019-39806-x

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 衝撃波照射された細胞における形態の高速度観察2019

    • 著者名/発表者名
      塚本哲,中川桂一
    • 学会等名
      平成30年度衝撃波シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 衝撃波照射が細胞の形態に与える影響2017

    • 著者名/発表者名
      馬塲めぐみ,塚本哲,髙橋徹,中川桂一,多田茂
    • 学会等名
      平成28年度衝撃波シンポジウム
    • 発表場所
      横須賀
    • 年月日
      2017-03-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 膨張波に対するバブルを伴う細胞応答の可能性2017

    • 著者名/発表者名
      高橋徹,塚本哲,中川桂一,多田茂
    • 学会等名
      平成28年度衝撃波シンポジウム
    • 発表場所
      横須賀
    • 年月日
      2017-03-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Intracellular Ca2+ Increase Evoked by Single Acoustic Pulses2017

    • 著者名/発表者名
      A.Tsukamoto, T.Takahashi, S.Tada, K.Nakagawa
    • 学会等名
      31st International Symposium on Shock Waves
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 衝撃波による細胞応答の波形依存性2017

    • 著者名/発表者名
      塚本哲,髙橋徹,中川桂一,多田茂
    • 学会等名
      日本機械学会 2017年度年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 細胞接着基質の音響インピーダンスが衝撃波照射による細胞内Ca2+上昇に与える影響2016

    • 著者名/発表者名
      高橋徹,塚本哲,中川桂一,多田茂
    • 学会等名
      平成 27 年度衝撃波シンポジウム
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2016-03-08
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Momentum Transfer from Propagating Shock Waves to Single Cells2015

    • 著者名/発表者名
      Toru Takahashi, Akira Tsukamoto, Keiichi Nakagawa, Takashi Ushida, Shigeru Tada
    • 学会等名
      8th Asian-Pacific Conference on Biomechanics
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2015-09-18
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] http://www.nda.ac.jp/cc/biomed/index.html

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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