• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

細胞力学応答における細胞核力学場ダイナミクスの役割解明

研究課題

研究課題/領域番号 18H03521
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90110:生体医工学関連
研究機関東京都立大学

研究代表者

坂元 尚哉  東京都立大学, システムデザイン研究科, 准教授 (20361115)

研究分担者 三好 洋美  東京都立大学, システムデザイン研究科, 准教授 (50455367)
伊井 仁志  東京都立大学, システムデザイン研究科, 准教授 (50513016)
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
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2019年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2018年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
キーワード細胞核 / アクチン細胞骨格 / クロマチン / 不均質性 / LINC複合体 / メカノバイオロジー / 細胞バイオメカニクス / 細胞骨格 / 細胞内張力 / 架橋タンパク質 / 転写活性
研究成果の概要

本研究では,力学環境における細胞応答メカニズムにおいて細胞核が力学的および構造的に果たす役割の解明を目的として,細胞核内力学特性評価および細胞核と細胞牽引力との関係を検討した.細胞核内局所の力学特性および接着基質伸展により細胞核内に生じるひずみ分布を評価した結果,細胞核内は不均質な力学特性分布を示し,その不均質性に対してDNA凝集状態とは異なる構造因子が重要な役割を持つことが示唆された.また,細胞核と細胞骨格との結合を阻害した実験結果から,細胞力学応答に深く関与する細胞骨格および細胞牽引力の細胞内分布に対して,細胞核の構造的関与も示唆された.

研究成果の学術的意義や社会的意義

力学環境に対する細胞応答は身体の生理機能維持や病理に深く関与することが知られている.細胞の力学環境への応答メカニズムにおいて,細胞外部の力学環境情報の細胞核への伝達および細胞核の変形が重要な役割を担うとして注目されている.力学特性は変形に極めて密接にかかわる物性であり,本研究結果は,伝達された力が,細胞核内部で局所的に異なる変形を引き起こし,細胞核内部のDNA構造等を変化させることで細胞応答を導く可能性を示唆する.また細胞核の存在も,力の伝達に重要な細胞骨格構造に影響を与える相互作用を持つことを示し,細胞応答メカニズムの解明に大きく寄与すると考えられる.

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

    (30件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 9件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Virginia Commonwealth University/University of California, Berkeley(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] シンガポール科学技術研究庁バイオ情報研究所(シンガポール)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Virginia Commonwealth University/University of California, Berkeley(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] シンガポール科学技術研究庁バイオ情報研究所(シンガポール)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Virginia Commonwealth University(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] シンガポール科学技術研究庁バイオ情報研究所(シンガポール)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] A 3D tissue model-on-a-chip for studying the effects of human senescent fibroblasts on blood vessels2021

    • 著者名/発表者名
      Pauty Joris、Nakano Shizuka、Usuba Ryo、Nakajima Tadaaki、Johmura Yoshikazu、Omori Satotaka、Sakamoto Naoya、Kikuchi Akihiko、Nakanishi Makoto、Matsunaga Yukiko T.
    • 雑誌名

      Biomaterials Science

      巻: 9 号: 1 ページ: 199-211

    • DOI

      10.1039/d0bm01297a

    • 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] Intranuclear strain in living cells subjected to substrate stretching: A combined experimental and computational study2021

    • 著者名/発表者名
      Tsukamoto Shingo、Asakawa Takumi、Kimura Shun、Takesue Naoyuki、Mofrad Mohammad R.K.、Sakamoto Naoya
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanics

      巻: 119 ページ: 110292-110292

    • DOI

      10.1016/j.jbiomech.2021.110292

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 高浸透圧刺激による尿細管細胞の細胞骨格構造の変化が腎線維化に与える影響2020

    • 著者名/発表者名
      宮野貴士,鈴木敦詞,坂元尚哉
    • 学会等名
      第59回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Quantitative analysis of nuclear local viscoelastic changes in human Mesenchymal Stem Cells during osteoblast differentiation2020

    • 著者名/発表者名
      K. Matsushita, N. Sakamoto, S. Ii, H. Miyoshi
    • 学会等名
      Summer Biomechanics, Bioengineering and Biotransport Conference 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Intranuclear mechanics under cell substrate stretching: AN experimental and computational study2020

    • 著者名/発表者名
      S. Tsukamoto, S. Kimura, T. Asakawa, N. Takesue, M.R.K. Mofrad, N. Sakamoto
    • 学会等名
      Intranuclear mechanics under cell substrate stretching: AN experimental and computational study
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高浸透圧条件下における尿細管細胞内カルシウムイオン濃度変化2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木敦詞,宮野貴士,坂元尚哉
    • 学会等名
      日本機械学会第31回バイオフロンティア講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ヒト間葉系幹細胞の細胞核内粘弾性変化の骨芽細胞分化における役割2020

    • 著者名/発表者名
      松下 晃次郎,坂元 尚哉,伊井 仁志,三好 洋美
    • 学会等名
      日本機械学会2020年度年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 細胞核変形の細胞外基質伸展方向との関係2020

    • 著者名/発表者名
      塚本真悟,Keng-Hwee Chaim,武居直行,坂元尚哉
    • 学会等名
      日本機械学会第31回バイオフロンティア講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Effects of the hyperosmolarity-induced cytoskeletal changes of tubule epithelial cells on renal fibrosis2020

    • 著者名/発表者名
      T. Miyano, A. Suzuki, N. Sakamoto
    • 学会等名
      TMU International Symposium: Multi-scale biomechanics, nano-to macro-scale
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 接着基質力学特性の違いによって引き起こされる細胞内張力の変化2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤佳祐,伊井仁志,Daniel Conway,坂元尚哉
    • 学会等名
      日本機械学会第32回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 圧縮コラーゲン組織を用いた共培養モデルに対する高壁せん断応力の影響2019

    • 著者名/発表者名
      大山侑樹,中村匡徳,木村直行,川人宏次,山崎雅史,藤江裕道,坂元尚哉
    • 学会等名
      日本機械学会第32回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 間葉系幹細胞の内皮細胞分化効率向上を目指した組合せ力学環境の検討2019

    • 著者名/発表者名
      舘林耕平 三好洋美 山崎雅史 坂元尚哉
    • 学会等名
      日本機械学会第32回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Heterogeneous strain distribution within the nucleus under substrate stretching is caused by chromatin condensation2019

    • 著者名/発表者名
      S. Tukamoto, S. Kimura, N. Takesue, N. Sakamoto
    • 学会等名
      2019 BMES Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Roles of nuclear membrane proteins in cyclic stretch-induced changes of nuclear elasticity of fibroblasts2019

    • 著者名/発表者名
      N. Sakamoto, K. Kashima, M. Takeuchi, N. Kataoka
    • 学会等名
      2019 BMES Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Inverse Estimation of 3-D Traction Stress Field of Adhered Cell based on Optimal Control Technique using Image Intensities2019

    • 著者名/発表者名
      S. Ii, K. Ito, N. Takakusaki, N. Sakamoto
    • 学会等名
      International Conference on Biomehanics and Medical Engineering
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ヒト間葉系幹細胞の骨分化過程における細胞核内局所粘弾性の定量評価2019

    • 著者名/発表者名
      松下 晃次郎,坂元 尚哉,伊井 仁志,三好 洋美
    • 学会等名
      日本機械学会2019年度年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Condensation Level of Chromatin Affects Local Strain within the Nucleus under Mechanical Stimuli2019

    • 著者名/発表者名
      S. Tsukamoto, S., Kimura, N. Takesue, N. Sakamoto
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Nanoarchitectonics for Mechanobiology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Matrix metalloproteinase production of vascular endothelial cells under extremely high wall shear stress condition. The International Society of Biorheology2018

    • 著者名/発表者名
      N. Sakamoto, Y. Oyama, Y. Horie, M. Nakamura, N. Kimura
    • 学会等名
      The International Society of Biorheology
    • 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] Mechanical conditions of nesprin-mediated nucleus-actin filament bindings affect polarized elongation of fibroblasts induced by cyclic stretching2018

    • 著者名/発表者名
      N. Sakamoto, M. Ogawa, K. Sadamoto, M. Takeuchi, N. Kataoka
    • 学会等名
      8th World Congress of Biomechanics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] パーティクルトラッキング法による細胞核内局所力学特性の評価2018

    • 著者名/発表者名
      木村 俊,三好 洋美,伊井 仁志,坂元 尚哉
    • 学会等名
      日本機械学会第29回バイオフロンティア講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 血管内皮細胞の遊走および剥離に対する衝突流れ場の影響2018

    • 著者名/発表者名
      堀江悠太,大山侑樹,中村匡徳,木村直行,川人宏次,坂元尚哉
    • 学会等名
      日本機械学会第31回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 繰り返し伸展刺激による繊維芽細胞核の弾性特性変化における核膜タンパク質の役割2018

    • 著者名/発表者名
      香嶋 謙志郎,竹内 雅貴,片岡 則之,坂元 尚哉
    • 学会等名
      日本機械学会第31回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] Mechanobiology Laboratoryのホームページ

    • URL

      http://www.comp.sd.tmu.ac.jp/mechanobio/index.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
  • [備考] Mechanobiology Laboratoryのホームページ

    • URL

      https://sites.google.com/site/sakamotonlab/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi