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細胞メカノバイオロジーのためのアクティブ分析科学の基盤構築

研究課題

研究課題/領域番号 18H02010
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分34020:分析化学関連
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

中西 淳  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (60360608)

研究分担者 上木 岳士  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主任研究員 (00557415)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2020年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2018年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
キーワードメカノバイオロジー / 上皮間葉転換 / がん / 光異性化 / 相分離 / 時間分解分析 / ハイドロゲル / 細胞接着 / 細胞移動 / 光応答
研究成果の概要

細胞外基質の弾性率などの力学的特徴に対する「細胞力覚」のダイナミクスを理解するには,力学的特徴をその場で変化させる方法が有用である。本研究では,UV/VIS光照射に対して光異性化するアゾベンゼンを側鎖にもつ高分子からなるハイドロゲルを開発し,高分子の相分離現象を介したゲルの膨潤・収縮を誘発し,基質弾性率の動的変化を実現した。本手法を用い,乳がん細胞に動的な力学刺激を付与することで上皮間葉転換(EMT)現象を対象に適用することで,同材料に基づく細胞力覚のアクティブウォッチングの方法論を確立することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

開発した光応答材料は,近年注目されている細胞メカノバイオロジーの動的プロセスの探究に好適で,それを用いたアクティブウォッチング手法は分析科学的な意義も高い。さまざまな生命現象や病態に物理的な力が明らかになる今日において,メカノバイオロジーのための新しい方法論やそれを用いた生命現象・病態の発生原理の理解は,物理的な「力」を利用した新しい治療技術や力の作用を代替する薬剤の探索などの開発にもつながり,社会的な意義も高い。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 2件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 11件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Epidermal Growth Factor-gold Nanoparticle Conjugates-induced Cellular Responses: Effect of Interfacial Parameters between Cell and Nanoparticle2021

    • 著者名/発表者名
      S. Yamamoto and J. Nakanishi
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 37 号: 5 ページ: 741-745

    • DOI

      10.2116/analsci.20SCP16

    • NAID

      130008036601

    • ISSN
      0910-6340, 1348-2246
    • 年月日
      2021-05-10
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Design of azobenzene-bearing hydrogel with photoswitchable mechanics driven by photo-induced phase transition for in vitro disease modeling2021

    • 著者名/発表者名
      K. Homma, A. C. Chang, S. Yamamoto, R. Tamate, T. Ueki, and J. Nakanishi
    • 雑誌名

      Acta Biomater.

      巻: - ページ: 103-113

    • DOI

      10.1016/j.actbio.2021.03.028

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Viscoelastically tunable substrates elucidate the interface-relaxation-dependent adhesion and assembly behaviors of epithelial cells2021

    • 著者名/発表者名
      A, C, Chang, K. Uto, K. Homma, and J. Nakanishi
    • 雑誌名

      Biomaterials

      巻: - ページ: 120861-120861

    • DOI

      10.1016/j.biomaterials.2021.120861

    • 関連する報告書
      2020 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] A Facile Assay of Epithelial-mesenchymal Transition Based on Cooperativity Quantification of Cellular Autonomous Motions2020

    • 著者名/発表者名
      YAMAMOTO Shota、MIYAMA Tatsuya、KOMODA Takafumi、SUGAWARA Michiko、NONOMURA Makiko、NAKANISHI Jun
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 36 号: 2 ページ: 263-268

    • DOI

      10.2116/analsci.19P233

    • NAID

      130007796068

    • ISSN
      0910-6340, 1348-2246
    • 年月日
      2020-02-10
    • 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
  • [雑誌論文] An Application of Photoactivatable Substrate for the Evaluation of Epithelial-mesenchymal Transition Inhibitors2019

    • 著者名/発表者名
      NAKANISHI Jun、SUGIYAMA Kenji、MATSUO Hirotaka、TAKAHASHI Yoko、OMURA Satoshi、NAKASHIMA Takuji
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 35 号: 1 ページ: 65-69

    • DOI

      10.2116/analsci.18SDP07

    • NAID

      130007554884

    • ISSN
      0910-6340, 1348-2246
    • 年月日
      2019-01-10
    • 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
  • [雑誌論文] 光応答基板を用いる細胞集団移動の探究および創薬応用に向けた検討2019

    • 著者名/発表者名
      中西淳
    • 雑誌名

      バイオマテリアル

      巻: 37 ページ: 156-161

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Photoactivatable Hydrogel Interfaces for Resolving the Interplay of Chemical, Mechanical, and Geometrical Regulation of Collective Cell Migration2019

    • 著者名/発表者名
      S. Yamamoto, K. Okada, N. Sasaki, A.C. Chang, K. Yamaguchi, J. Nakanishi
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 35 号: 23 ページ: 7459-7468

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.8b02371

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Epidermal growth factor-nanoparticle conjugates change the activity from anti-apoptotic to pro-apoptotic at membrane rafts2019

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Shota、Iwamaru Yoshifumi、Shimizu Yoshihisa、Ueda Yoshibumi、Sato Moritoshi、Yamaguchi Kazuo、Nakanishi Jun
    • 雑誌名

      Acta Biomaterialia

      巻: 88 ページ: 383-391

    • DOI

      10.1016/j.actbio.2019.02.026

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modulation of Mesenchymal Stem Cells Mechanosensing at Fluid Interfaces by Tailored Self‐Assembled Protein Monolayers2019

    • 著者名/発表者名
      Jia Xiaofang、Minami Kosuke、Uto Koichiro、Chang Alice Chinghsuan、Hill Jonathan P.、Ueki Takeshi、Nakanishi Jun、Ariga Katsuhiko
    • 雑誌名

      Small

      巻: 15 号: 5 ページ: 1804640-1804640

    • DOI

      10.1002/smll.201804640

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 光応答基板を用いる細胞集団移動のメカノバイオロジー2019

    • 著者名/発表者名
      中西淳
    • 雑誌名

      C&I Commun

      巻: 44 ページ: 14-15

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] A Dynamic Biomaterial Based on a 2-Nitrobenzyl Derivative with a tert-Butyl Substituent at the Benzyl Position: Rapid Response and Minimized Phototoxicity2018

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Shota、Ikegami Hiroki、Yamaguchi Kazuo、Nakanishi Jun
    • 雑誌名

      ChemPhotoChem

      巻: 2 号: 9 ページ: 786-790

    • DOI

      10.1002/cptc.201800087

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Development of Photoactivatable Cell Culture Substrate with Controlled Mechanical and Chemical Properties2021

    • 著者名/発表者名
      K. Tatematsu, S. Yamamoto, K. Yamaguchi, M. Kamimura, J. Nakanishi
    • 学会等名
      MANA Symposium 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Material-based Mechanobiology2021

    • 著者名/発表者名
      J. Nakanishi
    • 学会等名
      India-Japan Webinar on Nanotechnology
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Photoresponsive substrates for resolving mechanobiology in cell migration2021

    • 著者名/発表者名
      J. Nakanishi
    • 学会等名
      2nd Virtual European Polymer Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 動的細胞足場への展開に向けたアゾベンゼン含有ゲルの設計とその光誘起相転移2020

    • 著者名/発表者名
      本間健太、Alice Chang、玉手亮多、山本翔太 、上木岳士 、中西淳
    • 学会等名
      第30回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Photoresponsive materials for resolving mechanobiology in collective cell migration2019

    • 著者名/発表者名
      Jun Nakanishi
    • 学会等名
      2019 MRS Fall meeting & Exhibit
    • 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] 材料を用いる細胞移動のメカノバイオロジー2019

    • 著者名/発表者名
      中西淳
    • 学会等名
      第一回メカノバイオロジー研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 材料を用いる細胞機能の分析と制御2019

    • 著者名/発表者名
      中西淳
    • 学会等名
      第32回九州分析化学若手の会 春の講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 粘弾性基板における上皮細胞の接着・移動挙動2019

    • 著者名/発表者名
      張敬萱,宇都甲一郎,中西 淳
    • 学会等名
      第41回バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Engineering material interfaces to dissect cellular machineries2019

    • 著者名/発表者名
      Jun Nakanishi
    • 学会等名
      CSIRO-NIMS Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Epidermal growth factor-nanoparticle conjugates become apoptotic at membrane rafts.2019

    • 著者名/発表者名
      Shota Yamamoto, Yoshifumi Iwamaru, Yoshihisa Shimizu, Kazuo Yamaguchi, Jun Nakanishi
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Nanoarchitectonics for Mechanobiology (ISNM)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of cell mechanobiology regulated by photo-crosslinking fluidic substrates2019

    • 著者名/発表者名
      A.C. Chang, K. Uto, and Jun Nakanishi
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Nanoarchitectonics for Mechanobiology (ISNM)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Research on the gravity dependence of collective cell migration by using a photoactivatable substrate2019

    • 著者名/発表者名
      S. Sakakibara, S. Yamamoto, M. Kamimura, and J. Nakanishi
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Nanoarchitectonics for Mechanobiology (ISNM)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of collective cell migration on geometrically constrained circular region using Particle Image Velocimetry2019

    • 著者名/発表者名
      T. Hanzawa, T. Miyama, M. Nonomura, J. Nakanishi, M. Sugawara
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Nanoarchitectonics for Mechanobiology (ISNM)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Epidermal growth factor-nanoparticle conjugates become apoptotic at membrane rafts.2019

    • 著者名/発表者名
      Shota Yamamoto, Yoshifumi Iwamaru, Yoshihisa Shimizu, Kazuo Yamaguchi, Jun Nakanishi
    • 学会等名
      MANA International Symposium 2019 jointly with ICYS
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photoactivatable gel interface: a platform for collective cell migration study2018

    • 著者名/発表者名
      Shota Yamamoto, Kazuo Yamaguchi, Jun Nakanishi
    • 学会等名
      第28回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 上皮成長因子固定化金ナノ粒子のアポトーシス誘導活性における細胞内応答機構の探究2018

    • 著者名/発表者名
      山本翔太、岩丸祥史, 清水善久, 山口和夫, 中西淳
    • 学会等名
      第40回日本バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 脂質ラフトによる上皮成長因子担持金ナノ粒子が誘起するアポトーシス活性の制御2018

    • 著者名/発表者名
      山本翔太、岩丸祥史, 清水善久, 山口和夫, 中西淳
    • 学会等名
      日本分析化学会第67年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] シグナル凝縮ナノ粒子のアポトーシス誘導活性2018

    • 著者名/発表者名
      山本翔太、岩丸祥史, 中西淳
    • 学会等名
      第67回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 脂質ラフトが媒介する上皮成長因子-金ナノ粒子コンジュゲートの特異なアポトーシス誘導活性2018

    • 著者名/発表者名
      山本翔太、岩丸祥史, 清水善久, 山口和夫, 中西淳
    • 学会等名
      第78回分析化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 新規光分解性分子による光応答細胞培養基板の高感度・低光毒性化の実現2018

    • 著者名/発表者名
      山本翔太,池上皓稀,山口和夫,中西淳
    • 学会等名
      第78回分析化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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