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細胞膜の軟化に基づく炎症誘起メカニズムの定量解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K20665
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分90110:生体医工学関連
研究機関埼玉大学 (2020)
東京医科歯科大学 (2019)

研究代表者

松崎 賢寿  埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (50830527)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2019年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード光技術 / 細胞膜 / 硬さ / イメージング / 発生 / 疾病 / 臓器 / 膜の硬さ / 疾病化 / 炎症 / Laurdan / 分化 / 顕微鏡法 / 細胞膜物性 / 流動性
研究開始時の研究の概要

近年、肝臓の炎症反応において、細胞膜が軟化することの重要性が示唆されているものの,複数種の細胞が関与するようなヒト肝臓モデルが存在しなかったため、「細胞膜の軟化がヒト肝臓の炎症を誘起させ得るか」といった問いは未解決なままである。そこで本研究では、細胞膜の軟化度のタイムラプス解析法をミニ肝臓モデルによる線維化の再現系に適応し、細胞膜の軟化に基づく新規炎症メカニズムの解明を目指す。 膜物性の定量評価には申請者が熟練している膜流動性評価法(Matsuzaki et al., Stem Cell Reports 2018)を用いる。

研究成果の概要

肝臓が炎症を起こし、そこから線維化が進行する疾病化の過程においては、初期段階である炎症反応に細胞膜の硬さが関与することが示唆されてきた。しかし、複数種の細胞が関与するようなヒト肝臓モデルが存在しなかったため、実際に「細胞膜の軟化がヒト肝臓の炎症を誘起させ得るか」といった問いは未解決なままである。そこで本研究では、 複数種の細胞が関与するヒトのミニ肝臓創出法を生かして、その炎症過程における細胞膜の軟化過程を精細に可視化する顕微鏡システムを構築した。実際に細胞膜の硬さを計測すると、ヒトのミニ肝臓においても一気に細胞膜の硬さが軟化していることを初めて可視化した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

肝臓の炎症メカニズムに関しては分子生物学的な研究が先行しており、毒(細菌成分や過剰のアルコール・脂肪)が細胞膜のタンパク質に結合して起こる緩やかな反応に着目が置かれている。しかし、ヒトの肝臓モデルが無かったため、既存研究は単一種の細胞に強く依存して行われていた。一方で本研究ではヒトのミニ肝臓を対象に、構築した顕微鏡システムを用いて細胞膜の硬さの精密測定が可能である。これによって生物学的なアプローチだけでは見えてこなかった炎症・線維化のメカニズムを物理化学的なアプローチからも切り込み、新規炎症メカニズムの解明につながる重要な課題と考えられる。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件、 招待講演 5件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Micromanipulation of amyloplasts with optical tweezers in <i>Arabidopsis</i> stems2020

    • 著者名/発表者名
      Abe Yoshinori、Meguriya Keisuke、Matsuzaki Takahisa、Sugiyama Teruki、Yoshikawa Hiroshi Y.、Morita Miyo Terao、Toyota Masatsugu
    • 雑誌名

      Plant Biotechnology

      巻: 37 号: 4 ページ: 405-415

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.20.1201a

    • NAID

      130007960232

    • ISSN
      1342-4580, 1347-6114
    • 年月日
      2020-12-25
    • 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] Stiffening of Cancer Cell Membranes Is a Key Biophysical Mechanism of Primary and Tertiary Cancer Prevention with Green Tea Polyphenols2020

    • 著者名/発表者名
      Suganuma Masami、Rawangkan Anchalee、Wongsirisin Pattama、Kobayashi Naritaka、Matsuzaki Takahisa、Yoshikawa Hiroshi Y.、Watanabe Tatsuro
    • 雑誌名

      CHEMICAL & PHARMACEUTICAL BULLETIN

      巻: 68 号: 12 ページ: 1123-1130

    • DOI

      10.1248/cpb.c20-00300

    • NAID

      130007948440

    • ISSN
      0009-2363, 1347-5223
    • 年月日
      2020-12-01
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stiffness distribution analysis in indentation depth direction reveals clear mechanical features of cells and organoids by using AFM2020

    • 著者名/発表者名
      Naritaka Kobayashi, Shodai Togo, Takahisa Matsuzaki, Kaede Hashiseko, Ryuzo Kawamura, Masami Suganuma, Seiichiro Nakabayashi, Yosuke Yoneyama, Rie Ouchi, Takanori Takebe, and Hiroshi Y Yoshikawa
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express

      巻: 13 ページ: 097001-097004

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 反射干渉顕微鏡による細胞接着のナノ計測 : 細胞接着に基づく生命現象の理解に向けて (特集 細胞の計測・制御の新手法)2020

    • 著者名/発表者名
      松﨑 賢寿, 東郷 祥大, 寺村 裕治, 吉川 洋史
    • 雑誌名

      Molecular electronics and bioelectronics = 応用物理学会,有機分子・バイオエレクトロニクス分科会会誌

      巻: 31 ページ: 231-236

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Stiffening of Cancer Cell Membranes is a Key Biophysical Mechanism of Primary and Tertiary Cancer Prevention with Green Tea Polyphenols,2020

    • 著者名/発表者名
      1.M. Suganuma, A. Rawangkan, P. Wongsirisin, N. Kobayashi, T. Matsuzaki, H. Y. Yoshikawa, T. Watanabe
    • 雑誌名

      Chem Pharm Bull

      巻: -

    • NAID

      130007948440

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] オルガノイド形成に資する「細胞と外場」の力学特性の解明2019

    • 著者名/発表者名
      松﨑賢寿、武部貴則、吉川洋史
    • 雑誌名

      Medical Science Digest

      巻: 45 ページ: 10-14

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 水溶性歪みジイン化合物を用いた細胞表面修飾法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      北川 浩平, 大熊 菜穂, 松﨑 賢寿, 吉川 洋史, 菅沼 雅美, 寺 正行
    • 学会等名
      日本化学会 第101春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Click反応による細胞接着の化学的制御 高次の組織形成を目指して2021

    • 著者名/発表者名
      大熊 菜穂, 北川 浩平, 菅沼 雅美, 吉川 洋史, 寺 正行, 松﨑 賢寿
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Mechanics of extracellular matrix and cell membrane defines life phenomena2021

    • 著者名/発表者名
      Takahisa Matsuzaki
    • 学会等名
      International Workshop on Emergence of Life-Nano-Bio Science
    • 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] 「細胞と外場」の力学特性と器官原基の自己組織化2020

    • 著者名/発表者名
      松崎賢寿, 武部貴則, 吉川洋史
    • 学会等名
      生物工学Webシンポジウム2020(WS6-B02)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞膜流動性と肝臓原基の自己組織化2020

    • 著者名/発表者名
      松﨑 賢寿, 武部 貴則, 吉川 洋史
    • 学会等名
      第62回 日本脂質生化学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞接着界面の膜分子配列性の評価:がん細胞と正常細胞の比較2020

    • 著者名/発表者名
      Mai Fujii, Hayata Noro, Shodai Togo, Mami Watanabe, Masami Suganuma, Naritaka Kobayashi, Ryuzo Kawamura, Seiichiro Nakabayashi, Takahisa Matsuzaki, Hiroshi Y Yoshikawa
    • 学会等名
      第58回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of molecular packing of cancer cell membrane at cell substrate interface by fluorescence and interference reflection microscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Hayata Noro, Mai Fujii, Shodai Togo, Mami Watanabe, Masami Suganuma, Naritaka Kobayashi, Ryuzo Kawamura, Seiichiro Nakabayashi, Takahisa Matsuzaki, Hiroshi Y. Yoshikawa
    • 学会等名
      第58回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 細胞膜流動性と肝臓原基の自己組織化2020

    • 著者名/発表者名
      松﨑賢寿、武部貴則、吉川洋史
    • 学会等名
      第62回 日本脂質生化学
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 「細胞と外場」の力学特性と器官原基の自己組織化2020

    • 著者名/発表者名
      松﨑賢寿
    • 学会等名
      第72回生物工学会 (予定)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞膜の形状と分子パッキングを同時計測可能な新規光学顕微システムの開発2019

    • 著者名/発表者名
      野呂捷太、渡部舞美、東郷祥大、藤井真衣、菅沼雅美、小林成貴、川村隆三、松﨑賢寿、中林誠一郎、吉川洋史
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] Research Map

    • URL

      https://researchmap.jp/7000026401

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] 複合体、複合体の製造方法および化合物2021

    • 発明者名
      寺 正行, 北川 浩平, 松崎賢寿, 大熊 菜穂, 吉川 洋史
    • 権利者名
      寺 正行, 北川 浩平, 松崎賢寿, 大熊 菜穂, 吉川 洋史
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-028795
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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