細胞内イオン動態の光操作による細胞応答機構の理解

• 研究課題/領域番号: 26870336
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生体医工学・生体材料学; 細胞生物学
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 浅野 豪文 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (30552476)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2015年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2014年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 分化 / 細胞内イオン / 光刺激 / 筋分化 / 細胞融合 / 遺伝子発現 / チャネルロドプシン / 細胞分化 / 細胞内イオン動態

研究成果の概要

本研究では細胞の活動依存的な分化、成熟過程について検討を行った。光応答性イオンチャネルを筋芽細胞に発現させて筋線維に分化させると、青色光に同期した活動電位の発生と収縮活動が誘発された。未熟な筋細胞に対する光刺激は筋収縮構造の構築を促進し、収縮応答能を獲得することを見出した。分化誘導初期の筋芽細胞への刺激は細胞融合を制御する遺伝子の発現を亢進させ、筋管細胞の成長、肥大化を引き起こした。本研究で確立された骨格筋細胞の光制御は運動神経の主要な機能を光で代替できることを示し、筋組織の発生や再生のメカニズム研究への応用や筋疾患治療技術の創出に寄与するものと期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Myogenic maturation by optical-training in cultured skeletal muscle cells (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Asano, T. Ishizuka and H. Yawo
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 印刷中
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of biotrandcusers driven by photostimulation (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshifumi Asano, Toru Ishizuka, Hiromu Yawo and Keisuke Morishima
  • 雑誌名: Proceedings of The 18th International Conference Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers 2015) ページ: 1605-1608
  • DOI: 10.1109/transducers.2015.7181247
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Optogenetic induction of contractile ability in immature C2C12 myotubes. (2015)
  • 著者名/発表者名: Asano T, Ishizuka T, Morishima K, Yawo H
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 5 号: 1 ページ: 8317-8317
  • DOI: 10.1038/srep08317
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Optically controllable muscle for cell-based microdevice (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Asano, T. Ishizuka, H. Yawo and K. Morishima
  • 雑誌名: 2014 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS2014) 巻: - ページ: 1-3
  • DOI: 10.1109/mhs.2014.7006150
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evaluation and optical control of somatic muscle micro bio actuator of channelrhodopsin transgenic Drosophila melanogaster (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Hirooka, S. P. Beh, T. Asano, Y. Akiyama, T. Hoshino, K. Hoshino, H. Tsujimura, K. Iwabuchi, K. Morishima
  • 雑誌名: Proceedings of IEEE 27th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2014). 巻: MEMS 2014 ページ: 196-199
  • DOI: 10.1109/memsys.2014.6765608
  • 査読あり
• [学会発表] 細胞活動の動的光制御による筋分化調節 (2017)
  • 著者名/発表者名: 浅野豪文、中田隆夫
  • 学会等名: 第16回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2017-03-07
• [学会発表] Development of biotrandcusers driven by photostimulation (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshifumi Asano, Toru Ishizuka, Hiromu Yawo and Keisuke Morishima
  • 学会等名: The 18th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers 2015)
  • 発表場所: Alaska, USA
  • 年月日: 2015-06-21
  • 国際学会
• [学会発表] 骨格筋細胞の光分化誘導 (2015)
  • 著者名/発表者名: 浅野豪文，石塚 徹，八尾 寛，森島圭祐
  • 学会等名: 第14回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2015-03-19 – 2015-03-21
• [学会発表] 光遺伝学刺激によって誘導された筋成熟 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浅野豪文，石塚 徹，八尾 寛，森島圭祐
  • 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
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] Optically controllable muscle for cell-based microdevice (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Asano, T. Ishizuka, H. Yawo and K. Morishima
  • 学会等名: 2014 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS2014)
  • 発表場所: Nagoya
  • 年月日: 2014-11-09 – 2014-11-12
• [学会発表] ソフトアクチュエータとしての光応答性筋肉 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浅野豪文，石塚 徹，八尾 寛，森島圭祐
  • 学会等名: 第32回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 九州産業大学
  • 年月日: 2014-09-04 – 2014-09-06
• [学会発表] In vitro筋モデルとしての光応答性筋肉の創製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浅野豪文，石塚 徹，八尾 寛，森島圭祐
  • 学会等名: ROBOMECH2014
  • 発表場所: 富山国際会議場
  • 年月日: 2014-05-25 – 2014-05-29
• [備考] 河北新報（夕刊）、「青色光で筋肉成長」、2015年4月2日
  • URL: http://www.kahoku.co.jp/tohokunews/201504/20150402_13050.html
• [備考] 科学技術振興機構、サイエンスポータル、「光で筋肉再生の原理を実証、ALSに光」
  • URL: http://scienceportal.jst.go.jp/news/newsflash_review/newsflash/2015/02/20150212_04.html