原子間力顕微鏡を用いた多数細胞力学の多変量解析の研究

• 研究課題/領域番号: 21310079
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 岡嶋 孝治 北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (70280998)
• 研究分担者: 河原 剛一 北海道大学, 情報科学研究科, 特任教授 (20125397)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円); 2011年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2010年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2009年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
• キーワード: 原子間力顕微鏡 / 多数細胞 / 細胞レオロジー / ナノ計測 / 細胞周期 / 細胞分化 / 細胞診断 / 統計解析 / 細胞力学 / 多変量解析 / レオロジー / 細胞アレイ

研究概要

原子間力顕微鏡(AFM)を用いて多数細胞レオロジー測定法を開発し、細胞レオロジーの統計データを、細胞力学モデルを用いて解析した。(1)細胞レオロジーの単一細胞数分布の周波数特性を明らかにした。(2)血清飢餓法により細胞同調された細胞レオロジーを明らかにした。(3)細胞レオロジーの周波数特性のアンサンブル平均と時間平均を測定し、それらの差異を明らかにした。(4)正常細胞から不死化細胞への形質転換における細胞レオロジーを測定した。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of Isoproterenol on Local Contractile Behaviors of Rat Cardiomyocytes Measured by Atomic Force Microscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Mizutani, K.Kawahara, T.Okajima
  • 雑誌名: Current Pharmaceutical Biotechnology 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic Force Microscopy for the Examination of Single Cell Rheology (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Okajima
  • 雑誌名: Current Pharmaceutical Biotechnology 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct observation of dynamic force propagation between focal adhesions of cells on microposts by atomic force microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Okada, Y. Mizutani, A. Subagyo, H. Hosoi, M. Nakamura, K. Sueoka, K. Kawahara, and T. Okajima
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 99
  • NAID: 120003783352
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rheological Properties of Growth-Arrested Fibroblast Cells under Serum Starvation Measured by Atomic Force Microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Miyaoka, Y. Mizutani, M. Tsuchiya, K. Kawahara and T. Okajima
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 50
  • NAID: 210000071145
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct observation of dynamic force propagation between focal adhesions of cells on microposts by atomic force microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: A.Okada, 他6名, T.Okajima
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 巻: 99 号: 26 ページ: 263703-263703
  • DOI: 10.1063/1.3672225
  • NAID: 120003783352
  • 査読あり
• [雑誌論文] Negative-feedback regulation of ATP release : ATP release from cardiomyocytes is strictly regulated during ischemia (2011)
  • 著者名/発表者名: Kunugi, 他2名, Okajima, T., Kawahara, K.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 416 号: 3-4 ページ: 409-415
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2011.11.068
  • NAID: 120003762601
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rheological Properties of Growth-Arrested Fibroblast Cells under Serum Starvation Measured by Atomic Force Microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: A.Miyaoka, 他3名, T.Okajima
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 巻: 50 号: 8S3 ページ: 08LB16-08LB16
  • DOI: 10.1143/jjap.50.08lb16
  • NAID: 210000071145
  • 査読あり
• [雑誌論文] Statistics of Single Cell Mechanics Investigated by Atomic Force Microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Hiratsuka, 他5名, T.Okajima
  • 雑誌名: MRS Proceedings 巻: 1261
  • 査読あり
• [雑誌論文] The number distribution of complex shear modulus of single cells measured by atomic force microscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Hiratsuka, Y. Mizutani, M. Tsuchiya, K. Kawahara, H. Tokumoto, T. Okajima
  • 雑誌名: Ultramicroscopy 巻: 109 ページ: 937-941
  • 査読あり
• [雑誌論文] Power-Law Stress and Creep Relaxations of Single Cells Measured by Colloidal ProbeAtomic Force Microscopy Jpn (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Hiratsuka, Y. Mizutani, A. Toda, N. Fukushima, K. Kawahara, H. Tokumoto and T. Okajima
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: 48
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Isoproterenol on Local Contractile Behaviors of Rat Cardiomyocytes Measured by Atomic Force Microscopy Current
  • 著者名/発表者名: Y. Mizutani, K. Kawahara, T. Okajima
  • 雑誌名: Pharmaceutical Biotechnology 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic Force Microscopy for the Examination of Single Cell Rheology (Review)
  • 著者名/発表者名: T. Okajima
  • 雑誌名: Current Pharmaceutical Biotechnology 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Statistics of Single Cell Mechanics Investigated by Atomic Force Microscopy The
  • 著者名/発表者名: S. Hiratsuka, Y. Mizutani, P.G. Cai, M. Tsuchiya, H. Tokumoto, K. Kawahara, T. Okajima
  • 雑誌名: 2010 MRS Spring Meeting Symposium U proceedings
  • 査読あり
• [学会発表] Universal rheological properties of cells in intermediate states observed in stress relaxation of cell sheets (2012)
  • 著者名/発表者名: M.Tsuchiya, Y.Mizutani, K.Kawahara, T.Okajima
  • 学会等名: Biophysical Society 56th Annual Meeting
  • 発表場所: サンディエゴコンベンションセンター(米国)
  • 年月日: 2012-02-27
• [学会発表] Power-law rheology of normal and cancer cells by AFM (2012)
  • 著者名/発表者名: R.Takahashi, Y.Mizutani, K.Kawahara, T.Okajima
  • 学会等名: Biophysical Society 56th Annual Meeting
  • 発表場所: サンディエゴコンベンションセンター(米国)
  • 年月日: 2012-02-27
• [学会発表] Power-law rheology of normal and cancer cells investigated by atomic force microscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Takahashi, Y. Mizutani, K. Kawahara and T. Okajima
  • 学会等名: Biophysical Society 56th Annual Meeting
  • 発表場所: San Diego
• [学会発表] Temporal Variation of Single Cell Rheology Investigated by Atomic Force Microscopy, (2011.12.19-21, Toyo) (2011)
  • 著者名/発表者名: P.G.Cai, Y.Mizutani, K.Kawahara, T. Okajima
  • 学会等名: 19th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: 洞爺湖万世閣(北海道)
  • 年月日: 2011-12-19
• [学会発表] Ion current mapping of living cells using ion conductance microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Mizutani, T.Okajima
  • 学会等名: 19th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: 洞爺湖万世閣(北海道)
  • 年月日: 2011-12-19
• [学会発表] Cycle Dependence of Single Cell Rheology Investigated by AFM (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Usuki, Y.Mizutani, M.Tsuchiya, T.Okajima
  • 学会等名: 19th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: 洞爺湖万世閣(北海道)
  • 年月日: 2011-12-19
• [学会発表] Power-law rheology of normal and cancer cells investigated by atomic force microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: R.Takahashi, Y.Mizutani, K.Kawahara, T.Okajima
  • 学会等名: 19th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: 洞爺湖万世閣(北海道)
  • 年月日: 2011-12-19
• [学会発表] Temporal Variation of Single Cell Rheology Investigated by Atomic Force Microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: P.G. Cai, Y. Mizutani, K. Kawahara and T. Okajima
  • 学会等名: 19th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: Toyo
• [学会発表] Cell Cycle Dependence of Single Cell Rheology Investigated by AFM (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Usuki, Y. Mizutani, M. Tsuchiya and T. Okajima
  • 学会等名: 19th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: Toyo
• [学会発表] Power-law rheology of normal and cancer cells investigated by atomic force microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: R. Takahashi, Y. Mizutani, K. Kawahara, T. Okajima
  • 学会等名: 19th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: Toyo
• [学会発表] AFMによる細胞レオロジー統計量の解析法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 蔡萍根、水谷祐輔、土屋雅博、岡嶋孝治
  • 学会等名: 第59回レオロジー討論会
  • 発表場所: 群馬
• [学会発表] AFMによる単一細胞レオロジーの個体差の精密解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 蔡萍根、水谷祐輔、土屋雅博、河原剛一、岡嶋孝治
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形
• [学会発表] 原子間力顕微鏡を用いた水平方向の力学刺激による細胞内カルシウム応答測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤淳平、水谷祐輔、河原剛一、岡嶋孝治
  • 学会等名: 第49回生物物理学会年会
  • 発表場所: 兵庫
• [学会発表] 原子間力顕微鏡を用いた正常細胞とがん細胞の粘弾性測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋亮輔、水谷祐輔、蔡萍根、岡嶋孝治
  • 学会等名: 第49回生物物理学会年会
  • 発表場所: 兵庫
• [学会発表] Spatial and Temporal Dependence of Single Cell Rheology Investigated by Atomic Force Microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: P.G. Cai, Y. Mizutani, M. Tsuchiya, K. Kawahara , and T. Okajima
  • 学会等名: Biophysical Society 55th Annual Meeting
  • 発表場所: Baltimore
• [学会発表] 原子間力顕微鏡を用いた物理刺激による細胞カルシウム応答測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤淳平,水谷祐輔,河原剛一,岡嶋孝治
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川
• [学会発表] AFMによる不死化過程における細胞粘弾性の細胞数分布解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 水谷祐輔,蔡萍根,土屋雅博,河原剛一,岡嶋孝治
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川
• [学会発表] AFMによる細胞内ネットワーク構造変化に対する細胞粘弾性の研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 蔡萍根,水谷祐輔,土屋雅博,河原剛一,岡嶋孝治
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川
• [学会発表] Time and Space Dependent Studies in Cell Rheology by Atomic Force Microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: P.G.Cai, 他4名, T.Okajima
  • 学会等名: 18th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] Rheology of Single Cells under Serum Starvation Measured by Atomic Force Microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Miyaoka, 他3名, T.Okajima
  • 学会等名: 18th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] 細胞力学のゆらぎ解析:生細胞アレイの原子間力顕微鏡測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 蔡萍根, 他2名, 岡嶋孝治
  • 学会等名: 第7回バイオオプティクス研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-12-03
• [学会発表] 原子間力顕微鏡を用いた正常・老化・不死化細胞の力学統計解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 水谷祐輔,蔡萍根,土屋雅博,河原剛一,岡嶋孝治
  • 学会等名: 第49回日本生体医工学会北海道支部大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-10-09
• [学会発表] AFMによる多数細胞レオロジーの普遍性と細胞個性の評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 蔡萍根, (他4名), 岡嶋孝治
  • 学会等名: 2010年春季応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] AFMによる形質転換過程における線維芽細胞の複素弾性率の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 水谷祐輔, (他5名), 岡嶋孝治
  • 学会等名: 2010年春季応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] Time and Space Dependent Studies in Cell Rheology by Atomic Force Microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: P.G. Cai, Y. Mizutani, A. Miyaoka, M. Tsuchiya, K. Kawahara, T. Okajima
  • 学会等名: 18th International Colloquium on SPM
  • 発表場所: Atagawa
• [学会発表] Rheology of Single Cells under Serum Starvation Measured by Atomic Force Microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Miyaoka, Y. Mizutani, M. Tsuchiya, K. Kawahara and T. Okajima
  • 学会等名: 18th International Colloquium on SPM
  • 発表場所: Atagawa
• [学会発表] AFMによる形質転換過程における線維芽細胞の複素弾性率の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 水谷祐輔,蔡萍根,宮岡敦史,土屋雅博,春菜ゆかり,河原剛一,岡嶋孝治
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 平塚
• [学会発表] Rheology of transformed cells investigated by AFM (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Mizutani, P. G. Cai, M. Tsuchiya, K. Kawahara and T.Okajima
  • 学会等名: International Scanning Probe Microscopy Conference Sapporo '10
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] Rheology of transformed fibroblast cells investigated by atomic force microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Mizutani, P. G. Cai, M. Tsuchiya, K. Kawahara, and T. Okajima
  • 学会等名: 日本生物物理学会第48回年会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] AFMによる正常細胞から不死化細胞のナノレオロジー測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 水谷祐輔,蔡萍根,土屋雅博,河原剛一,岡嶋孝治
  • 学会等名: 第58回レオロジー討論会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] Statistics of Single Cell Mechanics Investigated by Atomic Force Microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Okajima, S. Hiratsuka, Y. Mizutani, P.G. Cai, M. Tsuchiya, H. Tokumoto and K. Kawahara
  • 学会等名: 2010 MRS Spring Meeting, San Francisco
• [学会発表] 細胞力学のゆらぎ解析:生細胞アレイの原子間力顕微鏡測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 蔡萍根、水谷祐輔、土屋雅博、岡嶋孝治
  • 学会等名: 第7回バイオオプティクス研究会・理研シンポジウム「蛍光相関分光と情報伝達(7)」合同シンポジウム
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 原子間力顕微鏡による心筋細胞の拍動挙動の計測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 水谷祐輔,土屋雅博,河原剛一,岡嶋孝治
  • 学会等名: 第22回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 岡山
• [学会発表] Mechanics of Single Cells Cultured on Microarray Measured by Atomic Force Microscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: Ping-Gen Cai, (他4名), T.Okajima
  • 学会等名: The 17^<th> International Colloquim on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2009-12-10
• [学会発表] Statistical Analysis of Single Cell Mechanics Investigated by Atomic Force Microscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Okajima
  • 学会等名: The 4^<th> International Congress on Stress Responses in Biology and Medicine
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2009-10-08
• [学会発表] 原子間力顕微鏡による生細胞レオロジーの時間領域測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 平塚伸一郎、水谷祐輔、河原剛一、徳本洋志、岡嶋孝治
  • 学会等名: 第56回応用物理学会講演会
• [学会発表] 原子間力顕微鏡による生細胞レオロジーの時間領域測定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 平塚伸一郎、水谷祐輔、河原剛一、徳本洋志、岡嶋孝治
  • 学会等名: 第56回応用物理学会講演会
• [学会発表] Mechanics of Spontaneously Beating Cardiac Myocytes Investigated by AFM (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Mizutani, D. Matsumaya, S. Hiratsuka, K. Kawahara, H. Tokumoto, T. Okajima
  • 学会等名: The Biophysical Society 53nd Annual Meeting
• [学会発表] 細胞周期を同調させた生細胞のAFMレオロジー測定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 宮岡敦史,平塚伸一郎,水谷祐輔,土屋雅博,河原剛一,岡嶋孝治
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 第70回応用物理学会学術講演会,富山
• [学会発表] AFMによる多数細胞のレオロジー測定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岡嶋孝治
  • 学会等名: 平成21年度日本顕微鏡学会SPM研究部会
  • 発表場所: 新潟
• [学会発表] 細胞の配列化と単一細胞力学計測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岡嶋孝治
  • 学会等名: 第6回バイオオプティクス研究会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] Machanics of cardiac cells under hypertrophy induced by oxidative stress measured with an atomic force microscope(原子間力顕微鏡を用いた酸化ストレスによる細胞肥大過程の力学特性評価) (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Mizutani, M. Tsuchiya, K. Kawahara, T. Okajima
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会,ppS192
  • 発表場所: 第47回日本生物物理学会年会,徳島市
• [図書] プローブ顕微鏡の使い方第2章試料の作り方2.5バイオ試料の扱い (2009)
  • 著者名/発表者名: 岡嶋孝治、実践編
  • 出版者: 走査プローブ顕微鏡-正しい実験とデータ解析のために必要なこと-(実験物理科学シリーズ6)
• [備考]
  • URL: http://labs.ist.hokudai.ac.jp/cell/
• [産業財産権] 単一細胞の力学特性の計測方法および計測装置 (2011)
  • 発明者名: 岡嶋孝治、蔡萍根、水谷祐輔、土屋雅博
  • 権利者名: 北海道大学
  • 産業財産権番号: 2011-184403
  • 出願年月日: 2011-08-26
• [産業財産権] 単一細胞の力学特性の計測方法および計測装置 (2011)
  • 発明者名: 岡嶋孝治, 他3名
  • 権利者名: 北海道大学
  • 産業財産権番号: 2011-184403
  • 出願年月日: 2011-08-26