炎症沈静・慢性化の根幹機構の解明：システムメカノバイオロジーの創成へ

• 研究課題/領域番号: 24680049
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 医用生体工学・生体材料学
• 研究機関: 名古屋工業大学 (2013-2014); 東北大学 (2012)
• 研究代表者: 出口 真次 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30379713)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 22,230千円 (直接経費: 17,100千円、間接経費: 5,130千円); 2014年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円); 2013年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円); 2012年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
• キーワード: 張力ホメオスタシス / 適応 / メカノコントローラー / メカノバイオロジー / 非筋II型ミオシン / 焦点接着斑 / 炎症促進反応慢性化 / 細胞生物物理学 / 細胞バイオメカニクス / 力学環境

研究成果の概要

炎症自体は免疫反応によるものであるが、原細胞における炎症「促進」反応の沈静化と慢性化には、力学的な力が関与することを実証するのが本研究の目的である。力は細胞-基質間接着（焦点接着斑）へと物理的に作用するため、本研究では焦点接着斑を構成するタンパク質の一つpaxillin（および炎症促進に関わるそのチロシン残基pY118のリン酸化）に特に注目して力が及ぼす影響を調べた。その結果、力（細胞収縮力）が弱い条件ではpY118のリン酸化レベルが有意に高く、rac1の活性化を導いて炎症を促進する反応を起こすことがわかった。

研究成果

• [雑誌論文] Contact guidance of smooth muscle cells is associated with tension-mediated adhesion maturation (2014)
  • 著者名/発表者名: Saito, A.C., Matsui, T.S., Ohishi, T., Sato, M., Deguchi, S.
  • 雑誌名: Experimental Cell Research 巻: 327 号: 1 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1016/j.yexcr.2014.05.002
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Microcontact peeling as a new method for cell micropatterning (2014)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama, S., Matsui, T.S., Deguchi, S.
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 9
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of motorized plasma lithography for cell patterning (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinji Deguchi, Youhei Nagasawa, Akira C. Saito, Tsubasa S. Matsui, Sho Yokoyama, Masaaki Sato
  • 雑誌名: Biotechnology Letters 巻: 36 号: 3 ページ: 507-514
  • DOI: 10.1007/s10529-013-1391-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aligning cells in arbitrary directions on a membrane sheet using locally formed microwrinkles (2014)
  • 著者名/発表者名: Akira C. Saito, Tsubasa S. Matsui, Masaaki Sato, Shinji Deguchi
  • 雑誌名: Biotechnology Letters 巻: 36 号: 2 ページ: 391-396
  • DOI: 10.1007/s10529-013-1368-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct measurement of force exerted during single micro bubble generation (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Deguchi, S. Takahashi, H. Hiraki, S. Tanimura
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 102 号: 8
  • DOI: 10.1063/1.4793532
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simultaneous contraction and buckling of stress fibers in individual cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Deguchi, S., Matsui, T.S., Sato, M.
  • 雑誌名: Journal of Cellular Biochemistry 巻: 113 号: 3 ページ: 824-832
  • DOI: 10.1002/jcb.23410
  • 査読あり
• [雑誌論文] Contraction of Stress Fibers Extracted from Smooth Muscle Cells: Effects of Varying Ionic Strength (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Deguchi, T.S. Matsui, D. Komatsu, M. Sato
  • 雑誌名: Journal of Biomechanical Science and Engineering 巻: 7 号: 4 ページ: 388-398
  • DOI: 10.1299/jbse.7.388
  • NAID: 130003322575
  • ISSN: 1880-9863
  • 査読あり
• [学会発表] Traction force microscopyについて (2015)
  • 著者名/発表者名: 出口真次
  • 学会等名: 第9回メカノセンシング研究会
  • 発表場所: 九州大学（福岡市）
  • 年月日: 2015-03-10 – 2015-03-11
• [学会発表] 培養細胞の収縮力の可視化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 出口真次
  • 学会等名: 第9回NIBBバイオイメージングフォーラム
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（岡崎市）
  • 年月日: 2015-01-26 – 2015-01-27
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞収縮力のアッセイ技術 (2015)
  • 著者名/発表者名: 出口真次、横山奨、松井翼、加藤輝
  • 学会等名: シンポジウム：細胞アッセイ技術の現状と将来
  • 発表場所: 東京大学（東京）
  • 年月日: 2015-01-13
• [学会発表] 非筋細胞内細胞骨格分子の動態イメージング (2015)
  • 著者名/発表者名: 松井翼、出口真次
  • 学会等名: 第27回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟市）
  • 年月日: 2015-01-09 – 2015-01-10
• [学会発表] ストレスファイバーの方向依存的脱重合のメカニズムに関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 黄文敬、松井翼、倉賀野正弘、高橋正行、川原知洋、佐藤正明、出口真次
  • 学会等名: 第27回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟市）
  • 年月日: 2015-01-09 – 2015-01-10
• [学会発表] コンフルエントな細胞における収縮力分布の可視化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 出口真次、横山奨、松井翼
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（横浜市）
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] Force microscopy developed for screening studies on cultured cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Deguchi, S., Yokoyama, S., Matsui, T.S.
  • 学会等名: The 62nd NIBB Conference, Force in Development
  • 発表場所: Okazaki Conference Center (Okazaki)
  • 年月日: 2014-11-17 – 2014-11-19
• [学会発表] Active biophysical properties of cells and subcellular components (2014)
  • 著者名/発表者名: Deguchi, S.
  • 学会等名: 2014 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
  • 発表場所: Nagoya University (Nagoya)
  • 年月日: 2014-11-09 – 2014-11-12
  • 招待講演
• [学会発表] A novel cell micropatterning technique to circumvent direct adsorption of proteins to PDMS (2014)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama, S., Matsui, T.S., Deguchi, S.
  • 学会等名: The 4th Japan-Switzerland Workshop on Biomechanics
  • 発表場所: Shima Kanko Hotel The Classic (Shima)
  • 年月日: 2014-09-01 – 2014-09-04
• [学会発表] Load-dependent contractile force generation of actin stress fibers (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsui, T.S., Sato, M., Deguchi, S.
  • 学会等名: The 4th Japan-Switzerland Workshop on Biomechanics
  • 発表場所: Shima Kanko Hotel The Classic (Shima)
  • 年月日: 2014-09-01 – 2014-09-04
• [学会発表] Force balance in mesenchymal cells revealed by new traction force microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Deguchi, S., Yokoyama, S., Matsui, T.S., Araki, T., Ohishi, T.
  • 学会等名: The 4th Japan-Switzerland Workshop on Biomechanics
  • 発表場所: Shima Kanko Hotel The Classic (Shima)
  • 年月日: 2014-09-01 – 2014-09-04
• [学会発表] ストレスファイバーの単離過程における成分分析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松井翼、佐藤正明、出口真次
  • 学会等名: 第37回バイオレオロジー学会
  • 発表場所: 大宮ソニックシティ市民ホール
  • 年月日: 2014-06-05 – 2014-06-06
• [学会発表] An alternative method for traction force microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Deguchi, S., Yokoyama, S., Matsui, T.S., Araki, T., Ohishi, T.
  • 学会等名: International Symposium on Mechanobiology 2014
  • 発表場所: Okayama University (Okayama)
  • 年月日: 2014-05-20 – 2014-05-23
• [学会発表] Biophysical properties of single actin stress fibers isolated from cultured smooth muscle cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsui T.S., Sato, M., Deguchi, S.
  • 学会等名: International Symposium on Mechanobiology 2014
  • 発表場所: Okayama University (Okayama)
  • 年月日: 2014-05-20 – 2014-05-23
• [学会発表] Development of a new technique for cell micropatterning (2014)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama, S., Matsui, T.S., Deguchi, S.
  • 学会等名: International Symposium on Mechanobiology 2014
  • 発表場所: Okayama University (Okayama)
  • 年月日: 2014-05-20 – 2014-05-23
• [学会発表] A new micropatterning for the study of cellular morphogenesis (2014)
  • 著者名/発表者名: Deguchi, S., Matsui, T.S.
  • 学会等名: 2014 CMBE Conference
  • 発表場所: 米国、サンディエゴ、Hilton La Jolla
• [学会発表] ストレスファイバーの構造と機能の理解を目指した成分解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松井翼、佐藤正明、出口真次
  • 学会等名: 第26回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 東北大学（仙台市）
• [学会発表] 力方向依存的なストレスファイバー脱重合のメカニズムに関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 黄文敬、松井翼、佐藤正明、出口真次
  • 学会等名: 第26回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 東北大学（仙台市）
• [学会発表] 新しい細胞マイクロパターニング技術開発の取り組み (2014)
  • 著者名/発表者名: 横山奨、松井翼、出口真次
  • 学会等名: 第26回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 東北大学（仙台市）
• [学会発表] 細胞による力の感知と応答の意義について：ストレスファイバーの役割を中心に (2014)
  • 著者名/発表者名: 出口真次
  • 学会等名: 第4回高度物理刺激と生体応答に関する研究分科会
  • 発表場所: 大阪大学（豊中市）
  • 招待講演
• [学会発表] メカノバイオロジー研究の裾野拡大につながる技術開発の取り組み (2014)
  • 著者名/発表者名: 出口真次
  • 学会等名: 生体機能の解明とその応用に関する研究会・第38回研究会（招待講演）
  • 発表場所: 名古屋工業大学（名古屋市）
  • 招待講演
• [学会発表] 新しいtraction force microscopyの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 出口真次
  • 学会等名: 第8回メカノセンシング研究会
  • 発表場所: 理研CDB（神戸市）
• [学会発表] 細胞のマクロ形態とナノ構造の力学的制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 出口真次、松井翼、斉藤明、佐藤正明
  • 学会等名: 第36回バイオレオロジー学会
  • 発表場所: 九州大学西新プラザ（福岡市）
• [学会発表] Subcellular localization of focal adhesion proteins are determined by traction stress-dependent positive regulation (2013)
  • 著者名/発表者名: Deguchi, S., Matsui, T.S., Saito, A.C., Sato, M.
  • 学会等名: 7th Asian Pacific Conference on Biomechanics
  • 発表場所: 韓国、ソウル、Korea Institute of Science and Technology
• [学会発表] Functional extraction of actin stress fibers for contractile force measurements in vitro (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsui, T.S., Sato, M., Deguchi, S.
  • 学会等名: 7th Asian Pacific Conference on Biomechanics
  • 発表場所: 韓国、ソウル、Korea Institute of Science and Technology
• [学会発表] ストレスファイバーに関する研究 1.機能的サンプルの抽出 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松井,出口,佐藤
  • 学会等名: 第25回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 筑波
• [学会発表] ストレスファイバーに関する研究 2.収縮特性とその生理的意義 (2013)
  • 著者名/発表者名: 出口,松井,小松,佐藤
  • 学会等名: 第25回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 筑波
• [学会発表] Investigating the molecular mechanism of stress fiber assembly caused by cyclic stretch (2013)
  • 著者名/発表者名: W. Huang, S. Deguchi, T. S. Matsui, A. C. Sai to, M. Sato
  • 学会等名: 第25回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 筑波
• [学会発表] 細胞-基質問接着分子構造の発達と細胞内張力の関係について (2013)
  • 著者名/発表者名: 齊藤,出口,松井,佐藤
  • 学会等名: 第25回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 筑波
• [学会発表] 原子間力顕微鏡を用いた細胞核-アクチンフィラメント結合の評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中鉢,阿武,坂元,出口,佐藤
  • 学会等名: 第25回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 筑波
• [学会発表] Contractile properties of single stress fibers. (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Deguchi, T. S., Matsui, D. Komatsu, R. Kaunas, M. Sato
  • 学会等名: BMES CMBE 2013 Annual Meeting
  • 発表場所: Hawaii, USA,
• [学会発表] Preliminary analysis for screening mechanosensors in focal adhesions. (2013)
  • 著者名/発表者名: A. C. Saito, T. S. Matsui, M. Sato, S. Deguchi,
  • 学会等名: 6th East Asian Pacific Student Workshop on Nano-B iomedical Engineering, Engineering Auditorium National University of Singapore,
  • 発表場所: Singapore, Singapore
• [学会発表] 細胞核-細胞骨格結合が内皮細胞の力学応答に果たす役割 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中鉢,阿武,坂元,出口,佐藤
  • 学会等名: 第46回日本生体医工学会東北支部大会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-11-17
• [学会発表] 焦点接着斑の成熟化に及ぼす力の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 齊藤,出口,松井,佐藤
  • 学会等名: 第46回日本生体医工学会東北支部大会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-11-17
• [学会発表] 微小溝上に培養した細胞の接着と配向について (2012)
  • 著者名/発表者名: 斎藤,出口,松井,佐藤
  • 学会等名: 日本機械学会2012年度年次大会
  • 発表場所: 金沢
• [学会発表] Biophysical regulation of pro-inflammatory signaling under mechanical stimuli (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Deguchi
  • 学会等名: 9th International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: 仙台(招待講演)
• [学会発表] Contractile properties of stress fibers are distinct from those of muscle (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Deguchi, T. S. Matsui, D.Komatsu, M. Sato
  • 学会等名: 50th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] Measurement of contractile properties of stress fibers isolated from vascular smooth muscle cells (2012)
  • 著者名/発表者名: T. S. Matsui, D. Komatsu, M. Sato,S. Deguchi
  • 学会等名: 50th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] 焦点接着斑の成熟と力の関係について (2012)
  • 著者名/発表者名: 齊藤,出口,松井,佐藤
  • 学会等名: 第23回バイオフロンティア講演会
  • 発表場所: 弘前
• [学会発表] 骨格筋と似て非なる非筋細胞内アクチン・ミオシン微小繊維の力学特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 出口,松井,小松,佐藤
  • 学会等名: 第33回バイオメカニズム学術講演会
  • 発表場所: 仙台
• [図書] バイオメカニクスの最前線(機械工学最前線7) (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤正明,出口真次,安達泰治,村上輝央,廣川俊二
  • 出版者: 共立出版
• [備考] 名古屋工業大学・出口研究室
  • URL: http://mbl.web.nitech.ac.jp/index.html
• [備考] 名古屋工業大学・出口研
  • URL: http://mbl.web.nitech.ac.jp/index.html
• [産業財産権] 接触物体が発生する力の計測方法およびこれを用いたスクリーニング方法 (2014)
  • 発明者名: 出口真次、横山奨、松井翼
  • 権利者名: 名古屋工業大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-169119
  • 出願年月日: 2014-08-22
• [産業財産権] 接触物体が発生する力を可視化および／または定量化するための表面改質方法およびこれを用いたスクリーニング方法、ならびにこれら方法に用いるキット (2014)
  • 発明者名: 出口真次、横山奨、松井翼
  • 権利者名: 名古屋工業大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-245641
  • 出願年月日: 2014-12-04
• [産業財産権] 接触物体が発生する力の計測方法およびこれを用いたスクリーニング方法 (2013)
  • 発明者名: 出口真次、横山奨、松井翼
  • 権利者名: 名古屋工業大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-271755
  • 出願年月日: 2013-12-27
• [産業財産権] パターニング装置およびパターニング方法 (2012)
  • 発明者名: 出口真次,松井翼,佐藤正明
  • 権利者名: 東北大学
  • 産業財産権番号: 2012-109957
  • 出願年月日: 2012-05-11