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Unraveling the Mechanism behind Cell Motility Enhancement due to Anisotropic Mechanical Signals in Relation to Cancer and Metastasis

研究課題

研究課題/領域番号 16H05972
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 ナノマイクロシステム
研究機関東京大学

研究代表者

久代 京一郎  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任講師 (90632539)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
25,870千円 (直接経費: 19,900千円、間接経費: 5,970千円)
2019年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2018年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2017年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2016年度: 14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円)
キーワードマイクロトポグラフィー / 微小構造 / ナノ・マイクロシステム / 細胞移動 / 癌 / 組織工学 / 蛍光イメージング / 放射線イメージング / Microtopography / Cell Migration / Cancer Metastasis / Hydrogel / Bioimaging / FDG / Cancer / Biomaterials / Biomaterial / Microdevice / Mechanotransduction / EMT / Structured Biomaterials
研究成果の概要

転移の際に癌細胞は体内の様々な微小構造中を移動するが、これら構造の影響や関連メカニズムは解明されていない。これまでの研究で、マイクロ溝構造により乳癌上皮細胞等の移動性が変化する「トポグラフィー効果」が報告された。今回そのトポグラフィー効果と様々な刺激(化学勾配、低酸素、流体)を組み合わせたバイオデバイスを作製し、癌細胞の悪性評価や移動制御を試みた。結果の一部として、トポグラフィー効果と様々な刺激の相互作用が分子レベルで解明され、より精密に細胞制御できる事が分かった。これらは癌転移に関わる重要な発見であり、微小構造またはそれに関わるシグナル分子を利用することで転移を阻害できる可能性が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

接着系細胞は微細構造と機械的に相互作用をしながら存在しており、その影響はがん細胞の転移始め、生体内の様々な重要な細胞移動現象(組織形成、免疫反応)とも深く関わっている。本研究では、微小構造化された生体材料を通して、微細構造と細胞移動に関わる様々な相互作用の仕組みを解明し、それを応用したデバイス・分子技術による癌悪性評価や癌転移の阻止を目的とする。さらに、微細加工技術で作られた構造体を用いた細胞挙動制御法は、機械的シグナル伝達を精密かつ局所的に細胞・組織に伝える手段として、再生医療やバイオデバイスの分野において世界中で取り入れ始められており、我々の研究成果も多分野において注目されている。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 11件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 9件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 15件、 招待講演 7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Unique Cancer Migratory Behaviors in Confined Spaces of Microgroove Topography with Acute Wall Angles2020

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Yaginuma, Keiichiro Kushiro, Madoka Takai
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1038/s41598-020-62988-8

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] マイクロパターン構造を 駆使した正常/がん細胞 移動制御2020

    • 著者名/発表者名
      久代京一郎、高井まどか
    • 雑誌名

      バイオマテリアル学会誌

      巻: 38-1 ページ: 2-7

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Rapid multiplex microfiber-based immunoassay for anti-MERS-CoV antibody detection2019

    • 著者名/発表者名
      Carlton FO Hoy, Keiichio Kushiro, Yutaro Yamaoka, Ryo Akihide, Madoka Takai
    • 雑誌名

      Sensing and Bio-Sensing Research

      巻: 26 ページ: 100304-100304

    • DOI

      10.1016/j.sbsr.2019.100304

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Influence of cell adhesive molecules attached onto PEG-lipid-modified fluid surfaces on cell adhesion2018

    • 著者名/発表者名
      Makoto Noiri, Keiichiro Kushiro, Shodai Togo, Ken Sato, Hiroshi Y. Yoshikawa, Madoka Takai and Yuji Teramura
    • 雑誌名

      Colloid Surface B

      巻: 175 ページ: 375-383

    • DOI

      10.1016/j.colsurfb.2018.12.015

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] EFFECTS OF HYPOXIA ON EPITHELIAL CANCER CELL MOTILITY ON TOPOGRAPHY-BASED MICROSYSTEMS2018

    • 著者名/発表者名
      Keiichiro Kushiro, Akihide Ryo, and Madoka Takai
    • 雑誌名

      MicroTAS 2018 22nd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences

      巻: 1 ページ: 1530-1532

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] Effects of Obtuse and Acute Wall Angles of 3D Microgroove Topography on Cancer Cell Migration2018

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Yaginuma, Keiichiro Kushiro, and Madoka Takai
    • 雑誌名

      MicroTAS 2018 22nd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences

      巻: 1 ページ: 326-328

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] Acoustic formation of multicellular tumor spheroids enabling on-chip functional and structural imaging2018

    • 著者名/発表者名
      Karl Olofsson, Valentina Carannante, Mathias Ohlin, Thomas W Frisk, Keiichiro Kushiro, Madoka Takai, Andreas Lundqvist, Bjorn Onfelt, Martin Wiklund
    • 雑誌名

      Lab on a Chip

      巻: 18 号: 16 ページ: 2466-2476

    • DOI

      10.1039/c8lc00537k

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] マイクロパターン化材料構造を駆使した正常/がん細胞移動制御とそのメカニズムの解明2018

    • 著者名/発表者名
      久代京一郎
    • 雑誌名

      化学とマイクロ・ナノシステム学会誌

      巻: 17 ページ: 10-10

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Fabrication and assessment of an electrospun polymeric microfiber-based platform under bulk flow conditions with rapid and efficient antigen capture2018

    • 著者名/発表者名
      Carlton F. O. Hoy, Keiichiro Kushiro, Madoka Takai
    • 雑誌名

      Analyst

      巻: 143 号: 7 ページ: 865-873

    • DOI

      10.1039/c8an90024h

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Differences in Three-Dimensional Geometric Recognition by Non-Cancerous and Cancerous Epithelial Cells on Microgroove-Based Topography2017

    • 著者名/発表者名
      Kushiro Keiichiro、Yaginuma Tomohiro、Ryo Akihide、Takai Madoka
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 4244-4244

    • DOI

      10.1038/s41598-017-03779-6

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Influence of Fluid Flow on Microtopography-Guided Cell Migration and Underlying Mechanotransduction2017

    • 著者名/発表者名
      K. Kushiro, A. Ryo, M. Takai
    • 雑誌名

      MicroTAS 2017 21st International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences

      巻: 1 ページ: 830-831

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Single Cell Resolution Analysis of Ultrasound-Produced Multi-Cellular Tumor Spheroids2017

    • 著者名/発表者名
      K. Olofsson, V. Carannante, T. Frisk, K. Kushiro, M. Takai, A. Lunduist, B. Onfelt, M. Wiklund
    • 雑誌名

      MicroTAS 2017 21st International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences

      巻: 1 ページ: 955-956

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Simultaneous characterization of protein–material and cell–protein interactions using dynamic QCM-D analysis on SAM surfaces2016

    • 著者名/発表者名
      Keiichiro Kushiro, Chih-Hao Lee and Madoka Takai
    • 雑誌名

      Biomaterials Science

      巻: - 号: 6 ページ: 989-997

    • DOI

      10.1039/c5bm00613a

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] ‘Non-Osmotic’ Hydrogels: a Rational Strategy for Safely Degradable Hydrogels2016

    • 著者名/発表者名
      Kamata H, Kushiro K, Takai M, Chung U, Sakai T
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 55 号: 32 ページ: 9282-9286

    • DOI

      10.1002/anie.201602610

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Changes in Cancer Cell Migration Behaviors with Increasing Malignancy on Microgroove Topography2016

    • 著者名/発表者名
      Kushiro K, Ryo A, Takai M
    • 雑誌名

      MicroTAS 2016 20th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences

      巻: - ページ: 463-464

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 材料の物理的性質と構造による細胞制御 ―機械的シグナル電タスの新たな知見と応用2016

    • 著者名/発表者名
      久代京一郎、高井まどか
    • 雑誌名

      日本表面科学会 会誌「表面化学」

      巻: 71 ページ: 68-69

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Effects of Confining Microt opographical Interface on Cancer Migration2019

    • 著者名/発表者名
      Keiichiro Kushiro, Tomohiro Yaginuma, Madoka Takai
    • 学会等名
      MRSJ Annual Meeting (Yokohama, JAPAN)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Microstructured Biomaterials for Characterizations of Cancer Metastasis and Metabolism in Hypoxic Conditions2019

    • 著者名/発表者名
      Keiichiro Kushiro, Tomohiro Yaginuma, Madoka Takai, Hiroyuki Takahashi
    • 学会等名
      CCMST (Shanghai, China)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanistic Study Comparing Radiolabeled and Fluorescent Glucose Uptakes by Cancer Cells for In Vivo Bioimaging2019

    • 著者名/発表者名
      久代京一郎、小林茉莉子、杉山昭、島添健司、高橋浩之
    • 学会等名
      日本原子力学会AESJ
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Topography-Based Microsystems with Gradient Cues to Analyze Cancer Cells2018

    • 著者名/発表者名
      Keiichiro Kushiro, Ryo Akihide, Madoka Takai
    • 学会等名
      Japan-Latin America Academic Conference 2018 (Nikko, Ibaraki, JAPAN)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Combined Effects of Microtopography and Other Directional Stimuli on Cancer Cell Migration2018

    • 著者名/発表者名
      Keiichiro Kushiro, Ryo Akihide, Madoka Takai
    • 学会等名
      International Symposium on Microchemistry and Microsystems (ISMM 2018) (Busan, KOREA)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] EFFECTS OF HYPOXIA ON EPITHELIAL CANCER CELL MOTILITY ON TOPOGRAPHY-BASED MICROSYSTEMS2018

    • 著者名/発表者名
      Keiichiro Kushiro, Akihide Ryo, and Madoka Takai
    • 学会等名
      MicroTAS 2018 (Kaohsiung, TAIWAN)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of Obtuse and Acute Wall Angles of 3D Microgroove Topography on Cancer Cell Migration2018

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Yaginuma, Keiichiro Kushiro, and Madoka Takai
    • 学会等名
      MicroTAS 2018 (Kaohsiung, TAIWAN)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マイクロパターン化材料構造を駆使した正常/がん細胞移動制御とそのメカニズムの解明2018

    • 著者名/発表者名
      久代京一郎
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会(CHEMINAS 37)(Tsukuba, Ibaraki, JAPAN)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Influence of Fluid Flow on Microtopography-Guided Cell Migration and Underlying Mechanotransduction2017

    • 著者名/発表者名
      K. Kushiro, A. Ryo, M. Takai
    • 学会等名
      MicroTAS 2017 (Savannah, Georgia, USA)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Single Cell Resolution Analysis of Ultrasound-Produced Multi-Cellular Tumor Spheroids2017

    • 著者名/発表者名
      K. Olofsson, V. Carannante, T. Frisk, K. Kushiro, M. Takai, A. Lunduist, B. Onfelt, M. Wiklund
    • 学会等名
      MicroTAS 2017 (Savannah, Georgia, USA)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] TOPOGRAPHICAL SYSTEMS FOR SINGLE-CELL MIGRATION ANALYSIS TO DISTINGUISH NORMAL AND CANCEROUS CELL TYPES2017

    • 著者名/発表者名
      K. Kushiro, A. Ryo, M. Takai
    • 学会等名
      AIBBC 2017 (Nairobi, Kenya)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Effect of Biomaterial Surface Structures and Material Properties on Topography-Driven Cell Migration2017

    • 著者名/発表者名
      K. Kushiro, A. Ryo, M. Takai
    • 学会等名
      EMN Biomaterials 2017 (Milan, Italy)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] K. Kushiro, A. Ryo, M. Takai2017

    • 著者名/発表者名
      Influences of Microtopography and Fluid Flow on Cancer Cell Migration
    • 学会等名
      IUMRS-ICAM 2017 (京都、京都大学)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 3Dプリンターで作製した三次元構造体の傾斜の角度と細胞移動の関係性2017

    • 著者名/発表者名
      柳沼友博、久代京一郎、笠間敏博、三宅亮、高井まどか
    • 学会等名
      Cheminas 35 (群馬県、桐生市市民文化会館)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Effects of Material Elasticity and Surface Adhesivity on Topography-Directed Cell Migration2017

    • 著者名/発表者名
      Keiichiro Kushiro, Tomohiro Yaginuma, Madoka Takai
    • 学会等名
      Cheminas 35 (東京、東京工業大学)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Overview of Takai Lab Research: Understanding and Designing Biointerfaces among Biomaterials, Proteins and Cells for Future Medical Care2016

    • 著者名/発表者名
      Kushiro K, Takai M
    • 学会等名
      Chile-Japan Academic Forum
    • 発表場所
      Patagonia, Chile
    • 年月日
      2016-11-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Changes in Cancer Cell Migration Behaviors with Increasing Malignancy on Microgroove Topography2016

    • 著者名/発表者名
      Kushiro K, Akihide R, Takai M
    • 学会等名
      MicroTAS 2016
    • 発表場所
      Dublin, Ireland
    • 年月日
      2016-10-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluating the Progression of Cancer through Microtopography Platforms2016

    • 著者名/発表者名
      Kushiro K, Akihide R, Takai M
    • 学会等名
      4th Annual Workshop on Micro- and Nanotechnologies for Medicine: Emerging Frontiers and Applications
    • 発表場所
      Cambridge, USA
    • 年月日
      2016-07-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of Hydrogel Microgroove Microtopography on Cell Motility Behaviors2016

    • 著者名/発表者名
      Kushiro K, Akihide R, Takai M
    • 学会等名
      EMN Hydrogel Meeting
    • 発表場所
      Singapore, Singapore
    • 年月日
      2016-05-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 癌細胞の悪性化によるマイクロ溝構造における移動性の変化2016

    • 著者名/発表者名
      久代京一郎、梁明秀、高井まどか
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会(CHEMINAS 33)
    • 発表場所
      東京大学生産技術開発所(東京)
    • 年月日
      2016-04-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 高井研究室ホームページ

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/takai/article/index.html#2016

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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