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胃癌細胞の非平衡形状ゆらぎのもたらす時空間秩序と転移の相関

公募研究

研究領域ゆらぎと構造の協奏:非平衡系における普遍法則の確立
研究課題/領域番号 26103521
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
研究機関京都大学

研究代表者

田中 求  京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 特定拠点教授 (00706814)

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
10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
2015年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2014年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
キーワード生命現象の物理 / 細胞の形状ゆらぎ / 時空間パターン
研究実績の概要

本研究では、生命現象を動的な非平衡開放系として捉え、細胞を「自己制御する動的システム」 として扱う、という非平衡統計力学からの普遍的アプローチ(アクティブマターの物理)の枠組みの中で、「疾患の物理学」という新分野を開拓する。申請者が確立した"Supported Membrane" という細胞表面の実空間モデルを駆使して、細胞およびその集団の時空間発展や自己秩序化現象を、非平衡物理学の視点から解明してきた。ここででは悪性上皮性腫瘍である胃腺がんに着目する。これまでの2年間で、経代培養が困難なヒト胃腺がん細胞などの実験系を確立し、進行度の浅い細胞株2種についてサロゲート細胞モデル表面との接着面積の形態ダイナミクスと遊走の計測・解析に成功した。究極の目標としては、接着面の形状ゆらぎの時空間パターンとがんの進行の相関を明らかにすることを目指す。

初年度H26年度は経代培養の困難なヒト胃腺がん細胞や、細胞膜の実空間モデルの再構成Eカドヘリンによる機能化といった実験系の確立に集中した。2年目に当たるH27年度に入って進行度の浅い胃腺がん二株について細胞接着面の形状揺らぎと遊走の相関をタイムラプス顕微鏡で追跡することに成功した。タイムラプス機能を顕微鏡に追加することで接着面の形態ダイナミクスをいくつかの細胞で並行に追跡することが可能になり、実験のスループットが格段に向上した。
また、形状揺らぎの解析については昨年度ヒト赤血球を用いて確立した、フーリエ変換した揺らぎ振幅の平均二乗から曲げ弾性やずり弾性といった力学的特性を求める解析手法(Ito, Kuss,... Tanaka, J. Phys. Chem. B (2015) 計画班・市川らとの共著論文)をさらに司法動物ヒドラの組織切片に展開・応用した論文を発表した(Veschgini, Gebert,... Arai, Tanaka, Appl. Phys. Lett. (2016))。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 7件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 11件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 3件、 招待講演 12件)

  • [国際共同研究] University of Heidelberg/Research Center Borstel/Technical University Braunschweig(Germany)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Sheffield(英国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] Institut Laue Langevin/European Synchrotron Radiation Facility(France)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Tracking mechanical and morphological dynamics of regenerating Hydra tissue fragments using a two fingered micro-robotic hand2016

    • 著者名/発表者名
      M. Veschgini, F. Gebert, N. Khangai, H. Ito, R. Suzuki, T. W. Holstein, Y. Mae, T. Arai, and M. Tanaka
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 108 号: 10 ページ: 1037021-4

    • DOI

      10.1063/1.4943402

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Live cell tracking of symmetry break in actin cytoskeleton triggered by abrupt changes in micromechanical environments2015

    • 著者名/発表者名
      S. Inoue, V. Frank, M. Hoerning, S. Kaufmann, H. Y. Yoshikawa, J. P. Madsen, A. L. Lewis, S. P. Armes and M. Tanaka
    • 雑誌名

      Biomater. Sci.

      巻: 3 号: 12 ページ: 1539-1544

    • DOI

      10.1039/c5bm00205b

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Quantification of the Influence of Endotoxins on the Mechanics of Adult and Neonatal Red Blood Cells2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Ito, Navina Kuss, Bastian E. Rapp, Masatoshi Ichikawa, Thomas Gutsmann, Klaus Brandenburg, Johannes M. B. Poeschl, and Motomu Tanaka
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 119 号: 25 ページ: 7837-7845

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.5b01544

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fine Adjustment of Interfacial Potential between pH-Responsive Hydrogels and Cell-Sized Particles2015

    • 著者名/発表者名
      Cornelia Monzel, Mariam Veschgini, Jeppe Madsen, Andrew L. Lewis, Steven P. Armes, and Motomu Tanaka
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 31 号: 31 ページ: 8689-8696

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.5b01896

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Bacterial lipopolysaccharides form physically cross-linked, two-dimensional gels in the presence of divalent cations2015

    • 著者名/発表者名
      Moritz Herrmann, Emanuel Schneck, Thomas Gutsmann, Klaus Brandenburgb and Motomu Tanaka
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 11 号: 30 ページ: 6037-6044

    • DOI

      10.1039/c5sm01002k

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Influence of length and conformation of saccharide head groups on the mechanics of glycolipid membranes: Unraveled by off-specular neutron scattering2015

    • 著者名/発表者名
      Akihisa Yamamoto, Wasim Abuillan, Alexandra S. Burk, Alexander Koerner, Annika Ries, Daniel B. Werz, Bruno Deme, and Motomu Tanaka
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 142 号: 15 ページ: 154907-154907

    • DOI

      10.1063/1.4918585

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Impact of Lipid Oxidization on Vertical Structures and Electrostatics of Phospholipid Monolayers Revealed by Combination of Specular X‐ray Reflectivity and Grazing-Incidence X‐ray Fluorescence2015

    • 著者名/発表者名
      Agatha Korytowski, Wasim Abuillan, Ali Makky, Oleg Konovalov, and Motomu Tanaka
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 119 号: 30 ページ: 9787-9794

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.5b04451

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Impact of Lipid Oxidization on Biophysical Properties of Model Cell Membranes2015

    • 著者名/発表者名
      Ali Makky, and Motomu Tanaka
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 119 号: 18 ページ: 5857-5863

    • DOI

      10.1021/jp512339m

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cytoadhesion of P. falciparum-infected erythrocytes to chondroitin-4-sulfate is cooperative and shear-enhanced2015

    • 著者名/発表者名
      Harden Rieger, Hiroshi Y. Yoshikawa, Katharina Quadt, Morten A. Nielsen, Cecilia P. Sanchez, Ali Salanti, Motomu Tanaka and Michael Lanzer
    • 雑誌名

      Blood

      巻: 125(2) 号: 2 ページ: 383-391

    • DOI

      10.1182/blood-2014-03-561019

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] High Precision, Electrochemical Detection of Reversible Binding of Recombinant Proteins on Wide Bandgap GaN Electrodes Functionalized with Biomembrane Models2014

    • 著者名/発表者名
      Nataliya Frenkel, Jens Wallys, Sara Lippert, Joerg Teubert, Stefan Kaufmann, Aparna Das, Eva Monroy Martin Eickhoff and Motomu Tanaka
    • 雑誌名

      Adv. Funct. Mater

      巻: 24 号: 31 ページ: 4927-4934

    • DOI

      10.1002/adfm.201400388

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Counteracting the inhibitory effect of proteins towards lung surfactant substitutes: a fluorocarbon gas helps displace albumin at the air/water interface2014

    • 著者名/発表者名
      Phuc Nghia Nguyen, Mariam Veschgini, Motomu Tanaka, Gilles Waton, Thierry Vandammec and Marie Pierre Krafft
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 50 号: 78 ページ: 11576-11579

    • DOI

      10.1039/c3cc47840h

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Mechanistic Investigation of Interactions between Steroidal Saponin Digitonin and Cell Membrane Models2014

    • 著者名/発表者名
      Nataliya Frenkel, Ali Makky, Ikhwan Resmala Sudji,Michael Wink, and Motomu Tanaka
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 118 号: 50 ページ: 14632-14639

    • DOI

      10.1021/jp5074939

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Active Deformation and Motion of Biological Matter: Beyond Toy Models2016

    • 著者名/発表者名
      Motomu Tanaka
    • 学会等名
      生体工学・生物模倣技術に関するセミナー
    • 発表場所
      Tsukuba
    • 年月日
      2016-03-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 臨床医学と物理学の出会い: 疾患の物理学2016

    • 著者名/発表者名
      Motomu Tanaka
    • 学会等名
      物理学は生物現象の謎を解けるか(基礎生物学研究会)
    • 発表場所
      Okazaki
    • 年月日
      2016-01-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spatio-Temporal Patterns of Migrating Cells Tracked on Supported Membranes2015

    • 著者名/発表者名
      Motomu Tanaka
    • 学会等名
      Tethered Membrane 2015 International Conference
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2015-11-08
    • 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] Modeling Active Deformation and Motion of Biological Matter – Beyond Toy Models, Towards Cells and Tissues,2015

    • 著者名/発表者名
      Motomu Tanaka
    • 学会等名
      JST Forum “Mathematics for 22nd Century”
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2015-09-28
    • 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] Morphological Dynamics and Adhesion of Cells in Human Diseases2015

    • 著者名/発表者名
      Motomu Tanaka
    • 学会等名
      EMBO Conference “Physics of Cells”
    • 発表場所
      Lichtenfels, Germany
    • 年月日
      2015-07-01
    • 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] Physics of Carbohydrates at Biological Interfaces2015

    • 著者名/発表者名
      Motomu Tanaka
    • 学会等名
      76th Gifu Glycoscience Lecture
    • 発表場所
      Gifu
    • 年月日
      2015-06-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 刺激応答性材料を用いたヒト幹細胞の動的制御2015

    • 著者名/発表者名
      Motomu Tanaka
    • 学会等名
      新学術領域 「ゆらぎと構造」+「分子ロボティクス」合同研究会
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2015-06-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Physics of Sugars at Interfaces: Electrostatistics, Mechanics to Biological Functions2015

    • 著者名/発表者名
      Motomu Tanaka
    • 学会等名
      Hierarchical Structures and Dynamics at Soft Interfaces – from surfactants, cells to peacock’s train
    • 発表場所
      Kyoto
    • 年月日
      2015-05-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Life as Open Non-Equilibrium Systems (1, 2)2015

    • 著者名/発表者名
      Motomu Tanaka
    • 学会等名
      Kyoto Winter School for Statistical Mechanics, Frontiers in Statistical Mechanics: From Nonequilibrium Fluctuations to Active Matter
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2015-02-04 – 2015-02-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 統計物理学と臨床医学2015

    • 著者名/発表者名
      田中 求
    • 学会等名
      革新的バイオマーカー創出と臨床応用講演会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2015-01-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Grazing Incidence X-Ray Diffraction and Scattering on Liquid Surfaces2014

    • 著者名/発表者名
      Motomu Tanaka
    • 学会等名
      Creation of Bio-Inspired, Non-Biological Mesoscale Hybrid Materials
    • 発表場所
      Kyoto Japan
    • 年月日
      2014-11-18 – 2014-11-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Extracting Information Behind Stochastic Cell Dynamics: What shape and Motion Talk2014

    • 著者名/発表者名
      田中 求
    • 学会等名
      Japanese-German Mini-Symposium on "Quantitative Tools for the Analysis of Cancer Microenvironments
    • 発表場所
      Heidelberg, Germany
    • 年月日
      2014-10-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Quantifying Physical Quantities from Soft, Buried Interfaces 埋もれたソフト界面の物理の定量評価2014

    • 著者名/発表者名
      山本 暁久
    • 学会等名
      第63回高分子討論会
    • 発表場所
      長崎
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Stochastic Morphological Dynamics in Cancer2014

    • 著者名/発表者名
      田中 求
    • 学会等名
      新学術領域「ゆらぎと構造の協奏」第2回領域会議
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2014-08-30 – 2014-08-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] What Shape and Motion Talk: Statistical Physics Meets Cancer2014

    • 著者名/発表者名
      Motomu Tanaka
    • 学会等名
      8th IUPAP International Conference on Biological Physics
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2014-06-18 – 2014-06-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Grazing Incidence X-Ray Diffraction and Scattering on Liquid Surfaces2014

    • 著者名/発表者名
      Motomu Tanaka
    • 学会等名
      International Symposium on Synthetic Two-Dimensional Polymers
    • 発表場所
      Zurich, Swizerland
    • 年月日
      2014-06-02 – 2014-06-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 胃癌細胞の非平衡形状ゆらぎのもたらす時空間秩序と転移の相関2014

    • 著者名/発表者名
      山本 暁久
    • 学会等名
      新学術領域研究「ゆらぎと構造の協奏」公募班キックオフ研究会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2014-04-26 – 2014-04-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2022-02-07  

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