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乳がん転移モデルのための流動性を有する動的細胞培養基材の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21J10260
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分90120:生体材料学関連
研究機関筑波大学

研究代表者

NAJMINA MAZAYA  筑波大学, 理工情報生命学術院, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2021-04-28 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワードstress relaxation time / viscosity / breast cancer cell / molecular weight / low molecular weight / cell cycle arrest / reactive oxygen species / Senescence / Surface Fluidity / Cancer Stemness / Quiescence
研究開始時の研究の概要

This research is conducted to design a poymeric-based substrate for cell culture platform that is able to undergo a reversible dynamic change in term of substrate mechanical properties (soft <-> stiff), to mimic the mechanical change of tissue during the breast cancer disease progression. By performing characterization methods to investigate the change of breast cancer cellular function and fate during the change of substrate mechanical properties, finally, the efficacy of drug treatment on this system would be investigated and compared to the result of the drug testing in the mice.

研究実績の概要

Through culturing the breast cancer cell line (MCF-7) on a viscous-dominant viscoelastic polymer substrate, it was demonstrated that stress relaxation time of the polymeric substrate is the dominant parameter that regulates the cell cycle arrest of non-invasive breast cancer cells. This research firstly reported that breast cancer cells can sense the material relaxation time at the range of milliseconds (80-290 ms). The viscous-dominant polymeric material induced the cellular senescence of breast cancer cellsthrough the generation of reactive oxygen species. Moreover, I was able to demonstrate that we can directly tune the the cellular fate of breast cancer cells by manipulating the molecular properties of the polymer (molecular weight distribution and molecular weight). The intracellular function and growth state of MCF7 cells are able to be manipulated by changing the molecular weight distribution (MWD) of a copolymer. Increasing the MWD (MWD > 1.5) promoted cell populations to form multicellular aggregates due to the decreasing bulk stress relaxation time of the substrate. The presence of low molecular weight polymer which results in MWD > 1.5 can switch the proliferative fate of breast cancer cells (MCF7) into cell cycle arrest fate accompanied by the generation of reactive oxygen species. Through those findings, I was also able to propose a new non-invasive method to distinguish the senescent cells from dormant cells and cells in normal-growth state based on the total protein content of cells through a phase difference by quantitative phase microscopy technique.

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Viscoelastic Liquid Matrix with Faster Bulk Relaxation Time Reinforces the Cell Cycle Arrest Induction of the Breast Cancer Cells via Oxidative Stress2022

    • 著者名/発表者名
      Najmina Mazaya、Ebara Mitsuhiro、Ohmura Takahito、Uto Koichiro
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 23 号: 23 ページ: 14637-14637

    • DOI

      10.3390/ijms232314637

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] The Bulk Stress Relaxationof a Viscoelastic Liquid Matrix Manipulates the Depth of the Cell Cycle Arrest of Breast Cancer Cells2022

    • 著者名/発表者名
      Mazaya Najmina
    • 学会等名
      第44回日本バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Material fluidity-induced inactivation of breast cancer cells through aggregation: An In Depth Study2022

    • 著者名/発表者名
      Mazaya Najmina
    • 学会等名
      The 21st Annual Meeting of the Japanese Society of Regenerative Medicine
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Fluidic materials reveals the role of matrix viscous component in cancer cell dormancy2021

    • 著者名/発表者名
      Mazaya Najmina
    • 学会等名
      70th Symposium on Macromolecules
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Fluidic substrates for probing specific breast cancer cellular response to the matrix viscosity2021

    • 著者名/発表者名
      Mazaya Najmina
    • 学会等名
      70th SPSJ Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Determining the trigger of breast cancer inactivation state on the fluidic substrate: Bulk vs near-surface mobility?2021

    • 著者名/発表者名
      Mazaya Najmina
    • 学会等名
      Tsukuba Biomedical Engineering Forum 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Material Fluidity Promotes the Senescence of BReast Cancer Cells in a Fluidity-dependent Manner2021

    • 著者名/発表者名
      Mazaya Najmina
    • 学会等名
      TERMIS Worksjop 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Interplay Between Substrate Fluidity and Cell Adhesion Protein on Triggering the Senescence Fate of Breast Cancer Cells2021

    • 著者名/発表者名
      Mazaya Najmina
    • 学会等名
      Materials Research Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] Molecular Architectonics and Nanoachitectonics (Chapter 20)2021

    • 著者名/発表者名
      Lili Chen, Mazaya Najmina, Mitsuhiro Ebara
    • 総ページ数
      12
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9789811641886
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-03-26  

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