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細胞核内外の力学環境操作による細胞機能制御の試み

研究課題

研究課題/領域番号 26560207
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 生体医工学・生体材料学
研究機関茨城大学

研究代表者

長山 和亮  茨城大学, 工学部, 教授 (10359763)

連携研究者 松本 健郎  名古屋工業大学, 大学院工学研究科, 教授 (30209639)
杉田 修啓  名古屋工業大学, 大学院工学研究科, 助教 (20532104)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード細胞バイオメカニクス / メカノバイオロジー / 細胞核 / DNA / メカノトランスダクション / 生体計測 / バイオメカニクス / 生体・情報計測 / 細胞骨格
研究成果の概要

本研究は,細胞核の形や核に加わる力・ひずみを操作することで,核内DNAの分布・凝集状態を人工的に操作し,細胞の機能に変化を与えることができるかどうか明らかにすることを目的とした.独自開発した微細加工基板を用いて細胞内の核を変形・拘束する手法を考案した.この方法で細胞内の核を変形・拘束すると,正常組織由来の細胞の運動や増殖を顕著に抑制し,細胞にダメージを与えることなく細胞周期を一時的に停止させることができること世界で初めて見出した.このような核の変形による細胞の機能変化には,核膜を構成するラミンタンパク質の発現が深く関わっており,核膜によるメカノセンシング機構の存在が示唆された.

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Mechanical trapping of the nucleus on micropillared surfaces inhibits the proliferation of vascular smooth muscle cells but not cervical cancer HeLa cells2015

    • 著者名/発表者名
      Nagayama K, Hamaji Y, Sato Y, Matsumoto T
    • 雑誌名

      J Biomechanics

      巻: 48 号: 10 ページ: 1796-1803

    • DOI

      10.1016/j.jbiomech.2015.05.004

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Multiphasic Stress Relaxation Response of Freshly Isolated and Cultured Vascular Smooth Muscle Cells Measured by Quasi-In Situ Tensile Test2015

    • 著者名/発表者名
      Nagayama K, Saito S, Matsumoto T
    • 雑誌名

      Bio-Medical Materials and Engineering

      巻: 25 号: 3 ページ: 299-312

    • DOI

      10.3233/bme-151276

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 弾性マイクロピラー基板を用いた細胞張力の定量解析と細胞内の核に加わる力の推定2015

    • 著者名/発表者名
      長山和亮
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 81 号: 824 ページ: 14-00692-14-00692

    • DOI

      10.1299/transjsme.14-00692

    • NAID

      130005066603

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 組織再生に向けた細胞のメカノトランスダクションの理解とその制御2015

    • 著者名/発表者名
      長山和亮,松本健郎
    • 雑誌名

      ファルマシア

      巻: 51-11 ページ: 1066-1068

    • NAID

      130007447965

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimation of the mechanical connection between apical stress fibers and the nucleus in vascular smooth muscle cells cultured on a substrate2014

    • 著者名/発表者名
      Nagayama K, Yamazaki S, Yahiro Y, Matsumoto T.
    • 雑誌名

      J Biomechanics

      巻: 47 号: 6 ページ: 1422-29

    • DOI

      10.1016/j.jbiomech.2014.01.042

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 細胞核の変形の生理学的意義に関する実験的考察2016

    • 著者名/発表者名
      長山和亮
    • 学会等名
      日本機械学会バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-01-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 繰返引張ひずみ場での細胞組織の再配列原理の理解2015

    • 著者名/発表者名
      長山和亮
    • 学会等名
      日本機械学会 M&M2015材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-11-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Nuclear-cytoskeletal Interactions in Vascular Smooth MuscleCells: Possible Roles in the Regulation of Cell Differentiation2015

    • 著者名/発表者名
      K Nagayama
    • 学会等名
      The International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2015 (ATEM’15)
    • 発表場所
      Toyohashi
    • 年月日
      2015-11-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nuclear mechanics and mechanotransduction- the role of the nuclear deformability in cell proliferation -2015

    • 著者名/発表者名
      K Nagayama, Y Murakami, Y Hamaji, Y Sato, T Matsumoto
    • 学会等名
      8th Asian-Pacific Conference on Biomechanics
    • 発表場所
      Sapporo
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dynamics of actin filaments during adhesion process of MC3T3E-1 cells to substrate2015

    • 著者名/発表者名
      J Wang, S Sugita, K Nagayama, T Matsumoto
    • 学会等名
      8th Asian-Pacific Conference on Biomechanics
    • 発表場所
      Sapporo
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マイクロピラーによる細胞核の力学的拘束は正常細胞の増殖を抑制するが腫瘍細胞には影響しない2015

    • 著者名/発表者名
      長山和亮, 濱路祐未, 佐藤祐次, 松本健郎
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      金沢
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] マイクロピラー基板を用いた細胞核の機械的拘束と細胞増殖性への影響2015

    • 著者名/発表者名
      長山和亮
    • 学会等名
      第54回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-05-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ひずみ場操作による細胞分裂制御に関する基礎研究2015

    • 著者名/発表者名
      髙良亮太, 長山和亮
    • 学会等名
      日本機械学会 関東学生会第54回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2015-03-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 微細加工基板を用いた細胞核の力学環境制御と細胞機能への影響の調査2015

    • 著者名/発表者名
      村上裕貴, 長山和亮
    • 学会等名
      日本機械学会 関東学生会第54回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2015-03-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 3次元培養細胞を用いた細胞内の力学情報伝達機構の解析2015

    • 著者名/発表者名
      内田敬一, 長山和亮
    • 学会等名
      日本機械学会 関東学生会第54回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2015-03-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 力学刺激による骨芽細胞の組織構造制御に関する基礎研究2015

    • 著者名/発表者名
      市塚博季, 長山和亮
    • 学会等名
      日本機械学会 関東学生会第54回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2015-03-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁性体を用いた細胞核への力学刺激負荷に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      伊藤奎昌, 長山和亮
    • 学会等名
      日本機械学会 関東学生会第54回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2015-03-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 細胞の機能調整に関わる核と細胞骨格の相互作用2015

    • 著者名/発表者名
      長山和亮
    • 学会等名
      日本機械学会第27回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      2015-01-09 – 2015-01-10
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Analysis of the Cytoskeleton-Nucleus Mechanotransduction Pathway: Direct Force Transmission from the Actin Stress Fibers to the Nucleus2014

    • 著者名/発表者名
      K Nagayama, S Yamazaki, Y Yahiro, T Matsumoto
    • 学会等名
      The 4th Japan-Switzerland Workshop on Biomechanics
    • 発表場所
      Shima, Japan
    • 年月日
      2014-09-01 – 2014-09-04
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] バイオメカニクス研究室

    • URL

      http://biomech.web.nitech.ac.jp/top.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 茨城大学 工学部 知能システム工学科

    • URL

      https://info.ibaraki.ac.jp/Profiles/27/0002641/profile.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 茨城大学 工学部 知能システム工学科 長山 和亮

    • URL

      http://info.ibaraki.ac.jp/Profiles/27/0002641/profile.html

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2017-05-10  

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