細胞組織形成における細胞運動の協同機構の解明

• 研究課題/領域番号: 25287106
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 川端 和重 北海道大学, 先端生命科学研究院, 教授 (20261274)
• 研究分担者: 水谷 武臣 北海学園大学, 工学部, 准教授 (40451405) ; 根本 幸児 北海道大学, 理学研究院, 教授 (60202248)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円); 2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2016年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2015年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2014年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2013年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
• キーワード: 生命現象の物理 / 多細胞の協同運動 / 力学計測 / 細胞接着 / ３次元構造体形成 / 生物物理学 / 多細胞システム

研究成果の概要

生体内で細胞集団は、血管のようなパイプ構造や肺胞のような球殻構造など形態を作り出すことによって特定の機能を生み出している。これらの構造は多細胞の協同性のもとに作り出されるが、協調性の起源についてはこれまで明らかにされていない。本研究では、シスト構造を形成する細胞集団をモデル実験細胞として、細胞運動の解析や細胞が出す力の解析法の開発、特定の遺伝子を欠損させた細胞株の樹立、を通じて、協同性の起源に迫った。更には、細胞や細胞外基質の物理パラメータを用いて、シスト構造の形成に対する数値シミュレーションを行った。

研究成果

• [雑誌論文] Distinct Motion of GFP-Tagged Histone Expressing Cells Under AC Electrokinetics in Electrode-Multilayered Microfluidic Device (2017)
  • 著者名/発表者名: Jiafeng Yao, Michiko Sugawara, Hiromichi Obara, Takeomi Mizutani, Masahiro Takei
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems 巻: 11（6） 号: 6 ページ: 1450-1458
  • DOI: 10.1109/tbcas.2017.2729584
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Human myosin VIIa is a very slow processive motor protein on various cellular actin structures (2017)
  • 著者名/発表者名: Osamu Sato, Satoshi Komatsu, Tsuyoshi Sakai, Yoshikazu Tsukasaki, Ryosuke Tanaka,Takeomi Mizutani, Tomonobu M. Watanabe, Reiko Ikebe, Mitsuo Ikebe
  • 雑誌名: The Journal of Biological Chemistry 巻: 292（26） 号: 26 ページ: 10950-10960
  • DOI: 10.1074/jbc.m116.765966
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Role of ATF5 in the invasive potential of diverse human cancer cell lines (2016)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Nukuda, Hiroki Endoh, Motoaki Yasuda, Takeomi Mizutani, Kazushige Kawabata, Hisashi Haga
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 474(3) 号: 3 ページ: 509-514
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.04.131
  • NAID: 120006219898
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Heterogeneous Filament Network Formation by Myosin Light Chain Isoforms Effects on Contractile Energy Output of Single Cardiomyocytes Derived from Human Induced Pluripotent Stem Cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Takeomi Mizutani, Kazuya Kurusawa, Hisashi Haga, Kazushige Kawabata
  • 雑誌名: Regenerative Therapy 巻: 3 ページ: 90-96
  • DOI: 10.1016/j.reth.2016.02.009
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Data set for comparison of cellular dynamics between human AAVS1 locus-modified and wild-type cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Takeomi Mizutani, Hisashi Haga, Kazushige Kawabata
  • 雑誌名: Data in Brief 巻: 6 ページ: 793-798
  • DOI: 10.1016/j.dib.2015.12.053
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Three-dimensional morphogenesis of MDCK cells induced by cellular contractile forces on a viscous substrate (2015)
  • 著者名/発表者名: Misako Imai, Kazuya Furusawa, Takeomi Mizutani, Kazushige Kawabata, Hisashi Haga
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 号: 1 ページ: 14208-14208
  • DOI: 10.1038/srep14208
  • NAID: 120005682122
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Stiff Substrates Increase YAP-Signaling-Mediated Matrix Metalloproteinase-7 Expression (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Nukuda, C. Sasaki, S. Ishihara, T. Mizutani, K. Nakamura, T. Ayabe, K. Kawabata, and H. Haga
  • 雑誌名: Oncogenesis 巻: 4 号: 9 ページ: e165-e165
  • DOI: 10.1038/oncsis.2015.24
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Transgene Integration into the Human AAVS1 Locus Enhances Myosin II-Dependent Contractile Force by Reducing Expression of Myosin Binding Subunit 85 (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Mizutani, R. Li, H. Haga, and K. Kawabata
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 465 号: 2 ページ: 270-274
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.08.018
  • NAID: 120005906854
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Coating extracelular matrix proteins on a (3-aminopropyl)triethoxysilane-treated glass substrate for improved cell culture. (2014)
  • 著者名/発表者名: Masuda, H.T., Ishihara, S., Harada, I., Mizutani, T., Ishikawa, M., Kawabata, K., Haga, H..
  • 雑誌名: Biotechniques 巻: 56 号: 4 ページ: 172-179
  • DOI: 10.2144/000114156
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activating Transcription Factor 5 Enhances Radioresistance and Malignancy in Cancer Cells (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Ishihara, M. Yasuda, A. Ishizu, M. Ishikawa, H. Shirato, H. Haga
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 09 Jul 号: 1 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1007/s10616-014-9766-4
  • NAID: 120005613573
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Epithelial Sheet Folding Induces Lumen Formation by Madin-Darby Canine Kidney Cells in a Collagen Gel (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Ishida, R. Tanaka, N. Yamaguchi, G. Ogata, T. Mizutani, K. Kawabata, and H. Haga
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 9 号: 8 ページ: e99655-e99655
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0099655
  • NAID: 120005476150
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Modulation of extracellular conditions prevents the multilayering of the simple epithelium (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Mizutani, K. Takeda, H. Haga, M. Todo, K. Kawabata
  • 雑誌名: Histochemistry and Cell Biology 巻: Vol. 141(5) 号: 5 ページ: 459-471
  • DOI: 10.1007/s00418-013-1176-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Substrate stiffness regulates temporary NF-κB activation via actomyosin contractions (2013)
  • 著者名/発表者名: Seiichiro Ishihara, Motoaki Yasuda, Ichiro Harada, Takeomi Mizutani, Kazushige Kawabata, Hisashi Haga
  • 雑誌名: Experimental Cell Research 巻: 319(19) 号: 19 ページ: 2916-2927
  • DOI: 10.1016/j.yexcr.2013.09.018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lung cancer cells that survive ionizing radiation show increased integrin α2β1- and EGFR-dependent invasiveness (2013)
  • 著者名/発表者名: Xue Li, Seiichiro Ishihara, Motoaki Yasuda, Takeshi Nishioka, Takeomi Mizutani, Masayori Ishikawa, Kazushige Kawabata, Hiroki Shirato, Hisashi Haga
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8(8) 号: 8 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0070905
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tempo-Spatial Change of Cellular Stiffness and Geometry in the Process of Developing Epithelial Cell-Cell Adhesion Measured by Atomic Force Microscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Tanaka, Takeomi Mizutani, Hisashi Haga, Kazushige Kawabata
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics Conference Proceedings 巻: 1 ページ: 11004-11004
  • 査読あり
• [学会発表] ゼブラフィッシュの胚発生におけるミオシン調節軽鎖１０の役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中澤 里紗、 水谷 武臣、 芳賀 永
  • 学会等名: 第3回北大・部局横断シンポジウム
• [学会発表] Roles of adherence junction proteins in the collective cell movement in vitro and vivo (2016)
  • 著者名/発表者名: Takeomi Mizutani and Kazushige Kawabata
  • 学会等名: 日本生物物理学会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県・つくば市）
  • 年月日: 2016-11-26
• [学会発表] 多細胞の協同運動における力学量の計測と制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeomi Mizutani, Hisashi Haga, Kazushige Kawabata
  • 学会等名: 日本生物物理学会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県金沢市）
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] ミオシン結合タンパク質の消失は細胞が出す力に影響を与えるのか (2014)
  • 著者名/発表者名: Rui Li, Takeomi Mizutani, Hisashi Haga, Kazushige Kawabata
  • 学会等名: 日本生物物理学会５２回年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
  • 年月日: 2014-09-26
• [学会発表] 細胞の力学コミュニケーション
  • 著者名/発表者名: 水谷 武臣
  • 学会等名: 研究所セミナー
  • 発表場所: 大阪府立母子保健総合医療センター研究所
  • 招待講演
• [備考] 細胞ダイナミクス科学研究室
  • URL: http://altair.sci.hokudai.ac.jp/g3/
• [備考] 細胞ダイナミクス研究室
  • URL: http://altair.sci.hokudai.ac.jp/g3/index.html