| 研究課題/領域番号 |
21K18326
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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90:人間医工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
木戸秋 悟 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (10336018)
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| 研究分担者 |
久保木 タッサニーヤー 九州大学, 先導物質化学研究所, 助教 (20526834)
江端 宏之 九州大学, 理学研究院, 助教 (90723213)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024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)
2024年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2023年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
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| キーワード | 細胞メカノ活性化 / 非一様力学場 / 非定住運動 / 内部応力ゆらぎ / ウェーブレット解析 / 細胞内部応力ゆらぎ / メカノバイオロジー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、非一様力学場環境中を運動する細胞において顕現する、細胞の生存・増殖・運動性などの諸機能の増強現象に着目し、その系統的操作技術を開発し細胞操作工学の新たな基材設計分野を開拓することを目的とする。非一様力学場を非定住に運動する細胞では内部応力ゆらぎが増幅される結果、細胞の健常活動に関与する遺伝子群の発現が広範に活性化されることを我々はこれまでに独自に見出している。非一様力学場上での細胞の自発的運動は細胞内部応力の非平衡度の増大とともに細胞をより健常化し、その機能強化に寄与する（メカノ活性化効果）。本研究ではこの現象の系統的制御、原理解明、および実用展開の開拓に取り組む。
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| 研究成果の概要 |
細胞スケールの硬軟パターンを施した弾性ゲル上で間葉系幹細胞（MSC）を長時間非定住遊走させると、内部応力と核形態の長周期ゆらぎが大幅に増幅し、ホルミシス様の力学刺激として機能する。増殖・生存・運動・分化関連遺伝子等が広範囲に活性化され、治療効果向上が期待される高機能MSCを創出可能である（メカノ活性化）。本研究では本効果を最大化し得るパターン設計を探索するとともに、面積変化加速度のウェーブレットエネルギー密度を新規指標として応力非平衡度を定量化し、硬軟比150kPa/5kPa・三角3Pパターンがメカノ活性化を最も促進する最適条件であることを確立した。治療効果増強幹細胞創出の基盤拡充に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、非一様力学場における間葉系幹細胞の非定住培養技術による、細胞内部応力の長周期ゆらぎが幹細胞の健常性や治療有効性を高める「メカノ活性化」に対して、その培養基盤の設計条件と細胞のゆらぎ増幅状態の簡便な評価指標を確立した。細胞の自走運動が持つ細胞機能への影響に関する基礎研究としての学術的意義とともに、細胞医薬品開発において高機能幹細胞の創出基盤としての社会的意義を有する成果である。
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