| 研究課題/領域番号 |
22K18976
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分29:応用物理物性およびその関連分野
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| 研究機関 | 岡山大学 |
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研究代表者 |
狩野 旬 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 准教授 (50375408)
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| 研究分担者 |
山本 泰生 静岡大学, 情報学部, 准教授 (30550793)
竹田 哲也 岡山大学, 医歯薬学域, 研究准教授 (30302368)
守屋 央朗 岡山大学, 環境生命科学学域, 准教授 (60500808)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
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| キーワード | 半導体デバイス工学 / 応用分子細胞生物学 / 固体物理学 / 細胞分化 / 細胞運動 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
我々は最近，微細電極構造デバイスを用いて, 細胞が電場印加方向に規則的に配列する現象，さらに電子キャリア供給により細胞の分化（機能化）応答が早まることを見出した。これは，電気刺激という物理的外場からの応答を利用し，細胞分化誘導の制御が可能であることを示唆する。そこで本研究では，複雑系である生命現象をDX技術で機械学習させ，細胞の機能化現象について，新しい基本原理の発見を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究に置いて我々は，細胞挙動を電場・電流印加で制御することを目的としてきた。細胞挙動に限らず生命現象は複雑系の極みであるため， DX技術を導入している。これまでは細胞外形のイメージングを行い，形状変化を深層学習し，電気刺激に伴う形状変化と同時に細胞間の空間的な広がりを捉えることに成功している。最終年度は，電気刺激セルの改良に取り組み一定の成果が得られたので報告する。
これまで我々の電気刺激セルでは，プリント基板上に銅配線した回路上に炭素板電極を取り付けたものを用いてきたが，(1) インキュベーター内の高湿環境において銅イオンが溶出し，毛細管現象により炭素電極に浸潤し，培地を汚染する問題，(2) 炭素電極は細孔構造を有するため，カビ繁殖を促してしまい培地を汚染する問題，があった。
これらの問題を解決するため，新しい電気刺激セルを作り直した。改善点は以下の通りである： (a) プリント基板上の配線を金とする。(b) 電極種を炭素以外の金属板に変更する。
具体的な金属種についてはここでは触れないが，表面酸化，純度の問題，特定の有機物の表面固定化，などの問題が生じたが，順に解決し最終年度においては，当初抱えていた問題をほぼ解決するに至った。DXにおいても電気刺激強度を大きく変えた系での測定結果を含めた学習を始める準備を進めており，我々のAIがこれまで捉えてきた細胞挙動が真に電気刺激を捉えているのかを判断できるようにしていく。なお新しい2024年度より，本課題で得られた成果を元にした新しいプロジェクトがAMEDで開始されている。
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