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脊索中胚葉システムの形態形成における自発運動の力場解析

研究課題

研究課題/領域番号 16KT0070
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金
応募区分特設分野
研究分野 構成的システム生物学
研究機関京都大学

研究代表者

田中 求  京都大学, 高等研究院, 特任教授 (00706814)

研究分担者 鈴木 量  京都大学, 高等研究院, 特定助教 (10768071)
研究協力者 佐野 雅己  
上野 直人  
研究期間 (年度) 2016-07-19 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)
2018年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2017年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2016年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
キーワード細胞集団運動 / 力場計測 / 対称性の破れ / 中胚葉組織 / 非平衡緩和過程 / 細胞骨格
研究成果の概要

本研究では、胚原腸形成後に脊索原基の頭尾方向への伸長を統べる力学原理の統合的理解を目指した。具体的には、硬さを自在に制御可能な基板材料にアフリカツメガエル中胚葉エクスプラントを安定に定着させる技術を確立することと並行して、自発運動する細胞・細胞塊の生み出す局所的な力場を可視化する牽引力顕微鏡の解析プラットフォームを確立した。エクスプラントを体軸に垂直・平行な方向へ牽引しながらその動的応答をライブ観測できる装置を確立した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

学術的な意義として重要なものの一つに、自在に硬さを変調可能なヒドロゲル基板上にツメガエル中胚葉を安定に固定化できる技術の確立があげられる。また数理解析面からは、従来型の時間軸に対して対称な双極子とは異なり変形・運動の方向を定量化できる四極子解析プラットフォームの確立があげられる。社会的な意義としては本研究で用いた硬さを自在に制御可能なヒドロゲル基板を用いた細胞制御技術が日経産業新聞で取り上げられ(2019年5月16日)、実際に技術移転への準備が進んでいる。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (7件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 8件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 産業財産権 (4件) (うち外国 2件)

  • [国際共同研究] Heidelberg University(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] ハイデルベルグ大学/カールスルーエー大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [国際共同研究] サクレー研究所/欧州放射光施設(ESRF)(フランス)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [国際共同研究] アイオワ州立大学(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [国際共同研究] チューリッヒ工科大学(スイス)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [国際共同研究] 国立がんセンター(スペイン)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [国際共同研究]

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Cell surface flip-flop of phosphatidylserine is critical for PIEZO1-mediated myotube formation2018

    • 著者名/発表者名
      Tsuchiya Masaki、Hara Yuji、Okuda Masaki、Itoh Karin、Nishioka Ryotaro、Shiomi Akifumi、Nagao Kohjiro、Mori Masayuki、Mori Yasuo、Ikenouchi Junichi、Suzuki Ryo、Tanaka Motomu、Ohwada Tomohiko、Aoki Junken、Kanagawa Motoi、Toda Tatsushi、Nagata Yosuke、Matsuda Ryoichi、Takayama Yasunori、Tominaga Makoto、Umeda Masato
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 号: 1 ページ: 2049-2049

    • DOI

      10.1038/s41467-018-04436-w

    • NAID

      120006471161

    • 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] Simple physical model unravels influences of chemokine on shape deformation and migration of human hematopoietic stem cells.2018

    • 著者名/発表者名
      Ohta, T.; Monzel, C.; Becker, A. S.; Ho, A. D. & Tanaka, M.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 10630-10630

    • DOI

      10.1038/s41598-018-28750-x

    • NAID

      120006529719

    • 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] Dynamic Contact Guidance of Myoblasts by Feature Size and Reversible Switching of Substrate Topography: Orchestration of Cell Shape, Orientation, and Nematic Ordering of Actin Cytoskeletons.2018

    • 著者名/発表者名
      Linke, P.; Suzuki, R.; Yamamoto, A.; Nakahata, M.; Kengaku, M.; Fujiwara, T.; Ohzono, T.* & Tanaka, M.*
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: special issue 号: 23 ページ: 7538-7551

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.8b02972

    • 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] Three-Legged 2,2′-Bipyridine Monomer at the Air/Water Interface: Monolayer Structure and Reactions with Ni(II) Ions from the Subphase2017

    • 著者名/発表者名
      Dai, W.; Lee, L.-T.; Schuetz, A.; Zelenay, B.; Zheng, Z.; Borgschulte, A.; Doebeli, M.; Abuillan, W.; Konovalov, O. V.; Tanaka, M.; Schlueter, A. D
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 33 号: 7 ページ: 1646-1654

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.6b04282

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Mechanical Response of Single Triacylglycerol Spherulites by Using Microcolloidal Probes2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa, H.Y.; Pink, D. A.; Acevedo, N. C.; Peyronel, F.; Marangoni, A. G.; Tanaka, M.
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 46 号: 4 ページ: 599-601

    • DOI

      10.1246/cl.170014

    • NAID

      130005549063

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Ion-Specific Modulation of Interfacial Interaction Potentials between Solid Substrates and Cell-Sized Particles Mediated via Zwitterionic, Super-Hydrophilic Poly(sulfobetaine) Brushes2017

    • 著者名/発表者名
      Higaki, Y.; Froehlich, B.; Yamamoto, A.; Murakami, R.; Kaneko, M.; Takahara, A.; Tanaka, M.
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 121 号: 6 ページ: 1396-1404

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.6b11540

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Accumulation of phosphatidylcholine on gut mucosal surface is not dominated by electrostatic interactions2017

    • 著者名/発表者名
      Korytowski, A.; Abuillan, W.; Amadei, F.; Makky, A.; Gumiero, A.; Sinning, I.; Gauss, A.; Stremmel, W.; Tanaka, M
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes

      巻: 1859 ページ: 9590965-9590965

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Epidermal-specific deletion of CD44 reveals a function in keratinocytes in response to mechanical stress2016

    • 著者名/発表者名
      Shatirishvili, M.; Burk, A. S.; Franz, C. M.; Pace, G.; Kastilan, T.; Breuhahn, K.; Hinterseer, E.; Dierich, A.; Bakiri, L.; Wagner, E. F.; Ponta, H.; Hartmann, T. N.; Tanaka, M.; Orian-Rousseau, V.
    • 雑誌名

      Cell Death and Disease

      巻: 7 号: 11 ページ: e2461-e2461

    • DOI

      10.1038/cddis.2016.342

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Quantification of Morphological Dynamics and Symmetry Break in Regenerating Hydra Tissues2016

    • 著者名/発表者名
      Ryo Suzuki
    • 学会等名
      The 54th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Experimental investigation of polar pattern formation in driven filament systems through collisions2016

    • 著者名/発表者名
      Ryo Suzuki
    • 学会等名
      International Symposium: Current and Future Perspectives in Active Matter
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2016-10-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [産業財産権] 培地用高分子ゲル、培地、細胞の培養方法及びキット2019

    • 発明者名
      原田明、高島義徳、中畑雅樹、田中求、M.Horning
    • 権利者名
      原田明、高島義徳、中畑雅樹、田中求、M.Horning
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 培地用高分子ゲル、培地、細胞の培養方法及びキット2019

    • 発明者名
      原田明、高島義徳、中畑雅樹、田中求、M.Horning
    • 権利者名
      原田明、高島義徳、中畑雅樹、田中求、M.Horning
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 培地用高分子ゲル、培地、細胞の培養方法及びキット2018

    • 発明者名
      原田明、高島義徳、中畑雅樹、田中求、M.Horning
    • 権利者名
      原田明、高島義徳、中畑雅樹、田中求、M.Horning
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 検出方法及びデバイス2016

    • 発明者名
      上野祐子、古川一暁、手島哲彦、田中求
    • 権利者名
      上野祐子、古川一暁、手島哲彦、田中求
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-10-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-07-20   更新日: 2023-03-08  

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