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ゲル基質の軟らかさと粘性を利用した上皮シートの3次元組織構築

公募研究

研究領域超高速バイオアセンブラ
研究課題/領域番号 26106702
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
研究機関北海道大学

研究代表者

芳賀 永  北海道大学, 先端生命科学研究科(研究院), 教授 (00292045)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2015年度)
配分額 *注記
7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
2015年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2014年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワード細胞・組織 / 上皮細胞シート / 粘弾性培養基質 / 腸管絨毛構造 / 自己組織化
研究実績の概要

本研究課題は,ゲル基質を用いて上皮細胞に腸管絨毛のような立体構造(チューリップハット様の構造)を形成させるシステムを構築することを目的とする.研究代表者はこれまでに,上皮細胞をマトリゲル上に播種すると,上皮シートの辺縁部が内側に収縮し,ゲル基質を変形させながら回転運動を行い,絨毛構造を形成することを発見した.本研究では,この現象を組織再生の基礎技術とするために,①上皮シートの辺縁部が収縮する機構,②ゲル基質の粘性がもたらす効果,③シート全体が回転運動する機構の3点に焦点を当てて研究を遂行した.
平成27年度では,交付申請書における研究実施計画に従って,リーダー細胞の出現による形態形成への機序解明と様々な粘性係数をもつ粘性基質の開発を行った.実験の結果,上皮間葉転移(EMT)を誘引する受容体を薬剤阻害してもチューリップハット構造の形成が阻害されることはなかった.リーダー細胞の出現,およびチューリップハット構造の形成にはEMTのシグナル経路は関与しないことが明らかとなった.また,粘性基質の開発については,シリコーンオイルにPDMSを混ぜることで任意の粘性係数を実現することに成功した.粘性基質上に播種した上皮細胞が様々な形の突起構造,管状構造を形成することを発見した.さらに,従来法であるマトリゲルに架橋剤としてゲニピンを混ぜることで,任意の粘性係数をもつ新規のマトリゲル基質を開発した.ゲニピンの濃度を調節し,粘性係数を変えことで任意のサイズの突起構造を形成させることに成功した.
これらの結果は,平成27年度内にScientific Reports誌に原著論文として公開することができた.

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

    (8件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Three-dimensional morphogenesis of MDCK cells induced by cellular contractile forces on a viscous substrate2015

    • 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

    • 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
  • [雑誌論文] Transgene Integration into the Human AAVS1 Locus Enhances Myosin II-Dependent Contractile Force by Reducing Expression of Myosin Binding Subunit 852015

    • 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

    • 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] Leader Cells Regulate Collective Cell Migration via Rac Activation in the Downstream Signaling of Integrin Beta1 and PI3K2015

    • 著者名/発表者名
      N. Yamaguchi, T. Mizutani, K. Kawabata, and H. Haga
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5 号: 1 ページ: 7656-7656

    • DOI

      10.1038/srep07656

    • NAID

      120005567742

    • 関連する報告書
      2014 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] Compressive stress induces dephosphorylation of the myosin regulatory light chain via RhoA phosphorylation by the adenylyl cyclase/protein kinase A signaling pathway.2015

    • 著者名/発表者名
      Takemoto, T., Ishihara, S., Mizutani, T., Kawabata, K., Haga, H.
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 10 号: 3 ページ: e0117937-e0117937

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0117937

    • NAID

      120005613567

    • 関連する報告書
      2014 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] Epithelial Sheet Folding Induces Lumen Formation by Madin-Darby Canine Kidney Cells in a Collagen Gel2014

    • 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

    • 関連する報告書
      2014 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] An Improved Method for Western Blotting When Extracting Proteins from Mammalian Cells Cultured on a Collagen Gel under Serum-free Conditions2014

    • 著者名/発表者名
      S.Ishihara, T.Mizutani, K.Kawabata, and H.Haga
    • 雑誌名

      Cytotechnology

      巻: 09 Jul. ページ: 1-8

    • NAID

      120005905602

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Collective migration of Madin-Darby canine kidney cells led by leader cells is dependent on Rac1,integrin beta1,and PI3K2014

    • 著者名/発表者名
      N.Yamaguchi, T.Mizutani, K.Kawabata, and H.Haga
    • 学会等名
      第66回日本細胞生物学会大会
    • 発表場所
      奈良県新公会堂(奈良県春日野町)
    • 年月日
      2014-06-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 細胞ダイナミクス科学研究室 研究紹介

    • URL

      http://altair.sci.hokudai.ac.jp/g3/research

    • 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: 2018-03-28  

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