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基質界面の微細構造による細胞遊走の整流化制御と形質転換因子としての評価

公募研究

研究領域ソフトインターフェースの分子科学
研究課題/領域番号 23106719
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関早稲田大学

研究代表者

武田 直也  早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (60338978)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
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)
2012年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2011年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード基質界面 / 細胞パターニング / 電子線リソグラフィー / 間葉系幹細胞 / 遊走運動 / 細胞接着 / 分化誘導 / メカノバイオロジー / 一方向細胞遊走誘導 / 細胞増殖
研究実績の概要

細胞が基質へ接触や接着をしさらに伸展や遊走など運動をする際、接着や細胞骨格に関与するタンパク質群は時空間的に変動し、接着斑や細胞骨格を介したメカノストレス伝達に影響すると考えられる。本研究では、電子線リソグラフィー技術を基盤とした独自の細胞パターニングシステムにより作製した微細パターン構造のみでヒト骨髄由来間葉系幹細胞(hbmMSC)の接着能を制御し、遊走や運動ひいては増殖や分化の各挙動の制御を目指した。これら挙動変化と接着斑やアクチンストレスファイバー形成との相関も評価した。
連続的にV字型マイクロパターンを設けた一方向細胞遊走誘導システムでは(遊走速度0.2um/min)、メカノセンシングに関与するとされるアクチンキャップ形成を見出した。5日間培養時の定量qRT-PCRによる分化挙動評価では、平面培養との比較で、ALCAM、CD44、CD29の各幹細胞マーカーmRNAの発現低下傾向や神経分化マーカーNestinの発現亢進が見出され、一方向遊走運動と分化の相関が示唆された。
他方、500nm幅のナノ直線状溝パターンに対して、溝深さ100nmのパターンでは、hbmMSCは、成熟した接着斑(抗P-Paxillin免疫染色で評価)と溝方向に配向したアクチンフィラメントの形成を伴いながら接着した。一方、深さ400nmのパターンでは、hbmMSCは底部まで接着できず、0.1um/minオーダーの速度で左右へと運動した。顕著なアクチンフィラメント形成も見られず、接着斑は細胞端のパターン接触面にのみ形成された。しかし、溝深さ100nmのパターンでは見られなかったNestinならびに各骨分化マーカーOCN、SP7、Runx2のmRNA発現亢進が顕著であった。すなわち、接着斑からストレスファーバーを介したメカノストレス伝達に基付かない、新たな幹細胞分化誘導機構が強く示唆された。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2013 2012 2011 その他

すべて 学会発表 (13件) 備考 (2件)

  • [学会発表] Differentiation of Mesenchymal Stem Cell on the Single Line Pattern in Nano-Size Fabricated on the Electron Beam Reactive Mask Material2013

    • 著者名/発表者名
      Aya Tsubokura, Yoshifumi Kawagishi, Satomi Aoki, Naoya Takeda (代表者 Naoya Takeda)
    • 学会等名
      International Conference of Biomaterials Science in Tsukuba (ICBS2013)
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      2013-03-19
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 電子線リソグラフ加工した高分子表面の微細構造によるヒト間葉系幹細胞の分化誘導2012

    • 著者名/発表者名
      坪倉 彩, 川岸祥史, 武田直也 (代表者 武田直也)
    • 学会等名
      第2回CSJ化学フェスタ ―日本化学会秋季事業―
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2012-10-14
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 表面マイクロパターンで誘起する一方向遊走のメカノストレスが幹細胞挙動へ与える効果2012

    • 著者名/発表者名
      青木聡美, 田村健一, 武田直也 (代表者 武田直也)
    • 学会等名
      第2回CSJ化学フェスタ ―日本化学会秋季事業―
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2012-10-14
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Initiating Differentiation of Stem Cell into Neural Cell on the Nano Grooved Single Line Pattern Fabricated by Electron Beam Lithography2012

    • 著者名/発表者名
      Naoya Takeda, Yoshifumi Kawagishi, Aya Tsubokura, Arisa Urata (代表者 Naoya Takeda)
    • 学会等名
      Neuroscience 2012
    • 発表場所
      New Orleans, USA
    • 年月日
      2012-10-13
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Guiding Directional Migration by the Micropatterned Surface and Its Effect on the Proliferation/Differentiation Behaviors of Mesenchymal Stem Cell2012

    • 著者名/発表者名
      Satomi Aoki, Kenichi Tamura, Naoya Takeda (代表者 Naoya Takeda)
    • 学会等名
      IACIS 2012 (International Association of Colloid and Interface
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2012-05-13
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Differentiation of Mesenchymal Stem Cells with Culturing on the Nano-Structured Biointerfaces Fabricated by Electron Beam Lithography2012

    • 著者名/発表者名
      Aya Tsubokura, Yoshifumi Kawagishi, Arisa Urata, Naoya Takeda (代表者 Naoya Takeda)
    • 学会等名
      IACIS 2012 (International Association of Colloid and Interface
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2012-05-13
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 電子線リソグラフ加工した基質界面の微細構造による細胞挙動操作2012

    • 著者名/発表者名
      武田直也
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      慶大日吉キャンパス(神奈川県)(招待講演)
    • 年月日
      2012-03-28
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 基質界面の微細形状による間葉系幹細胞の一方向遊走化と増殖・分化挙動に与える効果2012

    • 著者名/発表者名
      武田直也, 青木聡美, 田村健一
    • 学会等名
      ソフトインターフェースの分子科学第7回公開シンポジウム
    • 発表場所
      東大小柴ホール(東京都)
    • 年月日
      2012-01-26
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 電子線リソグラフ加工マイクロパターンによる細胞の一方向遊走誘起2011

    • 著者名/発表者名
      田村健一, 吉野修弘, 武田直也
    • 学会等名
      第33回日本バイオマテリアル学会大会
    • 発表場所
      京都テルサ(京都府)
    • 年月日
      2011-11-22
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 電子線リソグラフ微細パターンでの一方向遊走制御が間葉系幹細胞に与える効果2011

    • 著者名/発表者名
      田村健一, 青木聡美, 武田直也
    • 学会等名
      第33回日本バイオマテリアル学会大会
    • 発表場所
      京都テルサ(京都府)
    • 年月日
      2011-11-22
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 電子線リソグラフ加工マイクロパターンによる細胞の一方向遊走誘起2011

    • 著者名/発表者名
      田村健一, 青木聡美, 吉野修弘, 武田直也
    • 学会等名
      第1回CSJ化学フェスタ-2011世界化学年記念大会-
    • 発表場所
      早大小野記念講堂(東京都)
    • 年月日
      2011-11-14
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 電子線リソグラフ微細パターンによる細胞の運動制御と分化誘導2011

    • 著者名/発表者名
      武田直也
    • 学会等名
      第84回日本生化学会大会
    • 発表場所
      国立京都国際会館(京都府)(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-24
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 基質界面の微細構造による細胞遊走の整流化制御と形質転換因子としての評価2011

    • 著者名/発表者名
      武田直也
    • 学会等名
      ソフトインターフェースの分子科学第6回公開シンポジウム
    • 発表場所
      九大筑紫キャンパス(福岡県)(招待講演)
    • 年月日
      2011-07-28
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考] 第2回CSJ化学フェスタ2012 ―日本化学会秋季事業―,「優秀ポスター発表賞」の表彰

    • URL

      http://www.csj.jp/festa/2012/document/poster_award.pdf

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] ICBS2013 Biomaterials Science Poster Prize Winners

    • URL

      http://blogs.rsc.org/bm/2013/03/27/icbs2013-biomaterials-science-poster-prize-winners/

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

URL: 

公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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