| 研究課題/領域番号 |
20K20545
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| 研究種目 |
挑戦的研究(開拓)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分26:材料工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
馬渕 守 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (00358061)
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| 研究分担者 |
袴田 昌高 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (30462849)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
25,740千円 (直接経費: 19,800千円、間接経費: 5,940千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2020年度: 18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円)
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| キーワード | ナノポーラス / 培養基板 / モンテカルロシミュレーション / 分子動力学計算 / 分子動力学 / 機械学習 / ナノ材料 / 細胞 / インテグリン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
分子動力学計算と遺伝子解析を連携した新たな研究システムを構築し、ナノポーラス金属など金属表面のナノ構造が細胞の分化や増殖、アポトーシス（自発死）を制御する遺伝子に影響を及ぼすまでの、シグナル伝達経路の全貌を明らかにする。分子動力学計算には拡張アンサンブル法ならびに統計分析・機械学習との組み合わせを導入する。また、遺伝子発現解析としてフローサイトメトリー・ウェスタンブロッティング・リアルタイムPCR分析等を取り入れる。
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| 研究成果の概要 |
本研究の目的は、分子動力学 (MD) 計算と遺伝子解析を連携した新たな研究システムを構築し、金属基板表面のナノ構造がそこに接着する細胞の分化や増殖、アポトーシス（自発死）を制御する遺伝子に影響を及ぼすまでの、シグナル伝達経路の全貌を明らかにすることである。
細胞接着におけるインテグリンの役割の多様性の一部が、実験（細胞培養・遺伝子解析）・計算（MD・モンテカルロシミュレーション）の組み合わせにより明らかにされた。さらに、得られた研究結果を活かした人工高細胞密度組織の創成なども行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
学術的意義：細胞の種々の挙動に及ぼす金属ナノ構造の影響を、工学的・生物学的実験手法と原子シミュレーションを融合して明らかにした。また、知見を活かして新しい人工高密度細胞組織の作製に取り組み、部分的に成功しつつある。
社会的意義：新しい材料であるナノ構造が「細胞」という生命活動の基本要素に及ぼす影響を明らかにしたことで、例えば環境分野や医療分野における応用、またそれらの分野におけるナノ材料の安全性等評価に活かせる成果である。応用のひとつとして、人工高密度細胞組織を創製できたことを挙げる。
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