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細胞アセンブルに向けた力学場計測

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 26106704
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

水谷 武臣  北海道大学, 先端生命科学研究科(研究院), 助教 (40451405)

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
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)
キーワード生物物理学 / 力学計測 / 細胞協調 / 3次元計測 / 多細胞システム
研究実績の概要

細胞を用いて臓器のような3次元形状を形成するために、細胞を人為的操作によって任意の形に積み重ねていく方法、細胞が持つ性質を利用して構造体を形成させる方法、が提案され、研究が進められている。後者の方法の場合、細胞や細胞集団による運動性と力学性質を理解することは大変重要である。このために本研究では、①ゲノム編集した細胞での力学性質と運動性の評価、②モデル上皮細胞株を用いた集団的運動性の機構解明、③iPS細胞由来の心筋細胞での力学性質の機構解明、にそれぞれ取り組んだ。
①では、ヒトAAVS1遺伝子座への遺伝子改変には、細胞の力が変化することを明らかにした(2015 T. Mizutani, Biochemical and Biophysical Research Communications)。AAVS1領域への遺伝子改変は細胞に影響が出にくいとされているが、本研究ではミオシン分子の活性の変化により細胞の力が変化することを実験的に示した。更に、AAVS1領域に遺伝子改変を加えた細胞と野生型の細胞との間での移動速さの違いを計測した。有意な違いを計測できなかったものの、野生型の移動速さが高い傾向にあった(2016 T. Mizutani, Data in Brief)。
②では、細胞-基質間に発生する力を評価する技術、細胞集団における細胞の各細胞の核の位置の時間変化を計測する技術を構築し、それらに基づいた研究成果を発表した(2015年 水谷武臣、バイオアセンブラシンポジウム)。
③では、ヒトiPS細胞由来の心筋細胞に対して、心拍エネルギーの計測に成功した(2016 T. Mizutani, Regenerative Therapy)。iPS心筋細胞内には、心筋型のミオシンによる繊維と非心筋型のミオシンによる繊維が存在し、非心筋型のミオシンの繊維が拍動の抵抗となっていることを明らかとした。

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

    (11件)

すべて 2016 2015 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 5件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Data set for comparison of cellular dynamics between human AAVS1 locus-modified and wild-type cells2016

    • 著者名/発表者名
      Takeomi Mizutani, Hisashi Haga, Kazushige Kawabata
    • 雑誌名

      Data in Brief

      巻: 6 ページ: 793-798

    • DOI

      10.1016/j.dib.2015.12.053

    • 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] Development of the evaluation system for barrier function of engineered epithelial lumens2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Furusawa, Takeomi Mizutani, Naoki Sasaki
    • 雑誌名

      Regenrative Therapy

      巻: 3 ページ: 82-89

    • DOI

      10.1016/j.reth.2016.02.010

    • 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] Heterogeneous Filament Network Formation by Myosin Light Chain Isoforms Effects on Contractile Energy Output of Single Cardiomyocytes Derived from Human Induced Pluripotent Stem Cells2016

    • 著者名/発表者名
      Takeomi Mizutani, Kazuya Kurusawa, Hisashi Haga, Kazushige Kawabata
    • 雑誌名

      Regenerative Therapy

      巻: 3 ページ: 90-96

    • DOI

      10.1016/j.reth.2016.02.009

    • 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] 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
  • [学会発表] 力学計測による細胞運動へのアプローチと応用展開2015

    • 著者名/発表者名
      水谷 武臣
    • 学会等名
      第17回次世代医工学研究会
    • 発表場所
      登別プリンスホテル石水亭(北海道・登別市)
    • 年月日
      2015-07-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞運動のメカニズム解明に向けた多次元力学計測2015

    • 著者名/発表者名
      水谷 武臣
    • 学会等名
      バイオアセンブラシンポジウム
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府・豊中市)
    • 年月日
      2015-07-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cellular communication in multi-cellular and 3D systems2015

    • 著者名/発表者名
      Takeomi Mizutani
    • 学会等名
      University of Texas Health Science Center Northeast (研究所内セミナー)
    • 発表場所
      University of Texas Health Science Center Northeast (USA, Texas, Tyler)
    • 年月日
      2015-03-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] http://altair.sci.hokudai.ac.jp/g3/index.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-28  

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