バイオメカニクスのモデルとしての細胞ストレッチングシステムの開発

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08558078
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 大日方 昴 千葉大学, 理学部, 教授 (40012413)
• 研究分担者: 井伊 一夫 岩城硝子, ライフサイエンスセンター, 所長 ; 木村 一郎 早稲田大学, 人間科学部, 教授 (10011595) ; 松田 良一 東京大学, 大学院・総合文化, 助教授 (90165837) ; 佐藤 成樹 千葉大学, 理学部, 助手 (40261896)
• キーワード: 機械的ストレス / ストレッチング / 細胞培養 / 細胞の配向 / 肥大 / 筋細胞 / アルブミン / アクチン

研究概要

1.前年度に試作した培養細胞のストレッチング装置を製品化できるように改善を進めた。検討した主要な点は、反復ストレッチのための駆動を、1)シンクロナスモーターの使用、2)マグネットの使用、3)陰圧による吸引、により行うことのメリット、デメリットである。とりあえず、顕微鏡観察下でストレッチを行えるシステムをシンクロナスモーターを適用して作成した。このシステムは受注制作できる段階に到達した。
2.培養細胞ストレッチング装置の適用実験例として、遺伝性筋ジストロフィー鶏筋細胞の培養細胞にストレッチング装置の使用により機械的負荷を施し、筋ジストロフィー症様表現形質を導くことに成功した。近年様々な症状を示す筋ジストロフィー症が報告され、原因蛋白質についても、ジストロフィン、ジストロフィン系結合蛋白質(DAG)、ラミニンなど様々なものが見つかっている。しかし発症にともなう細胞の変化は、なお不明である。このことを詳しく調べるためには、培養細胞を用いたジストロフィー症の発症のモデルが重要と考えた。用いた細胞は筋ジストロフィー鶏ニューハンプシャー413系および正常鶏である412系の13日胚胸筋細胞である。筋ジストロフィー発症の指標としては、筋細胞の透過性の増大に伴う色素(エバンスブルー、トリパンブルー)の細胞内への取り組み、細胞内及び細胞間隙への脂肪滴の蓄積、黄紋構造の崩壊を用いた。その結果いずれの指標においても筋ジストロフィー鶏の培養筋管細胞に伸展刺激を与えたものでは、in vivoの発症形態に類似した変化が観察された。この結果は、伸展刺激が筋ジストロフィー動物の初代培養筋細胞にジストロフィー様の症状を発症させることを示しており、従ってこの培養系が筋ジストロフィー症研究のモデル系となりうることが示唆された。本結果は本実験システムの有用性を示す顕著な実験例と考える。

研究成果

• [文献書誌] Kusano,Ken-ichi: "Primary Structure of mouse actin related protein 1(Arp1)and its tissue expression." Zool. Sci.14. 77-82 (1997)
• [文献書誌] Ono,Shoichiro: "Identification of an actin binding region and a protein kinase C phosphorylation site on human fascin, 55kDa actin-bundling protein." J. Biol. Chem.272(4). 2527-2533 (1997)
• [文献書誌] Obinata,Takashi: "Low molecular-weight G-actin binding proteins involved in the regulation of actin assembly during myofibrillogenesis." Cell Str. Func.22(1). 181-189 (1997)
• [文献書誌] Kusano,Ken-ichi: "Detection of a sequence involved in actin-binding and phosphoinositide-binding in the N-terminal side of cofilin." Mol. Cell. Biochem.(in press.). (1998)
• [文献書誌] Soeno,Yoshinori: "Organization of connectin/titin filaments in sarcomeres of differentiating chicken skeletal muscle cells." Mol. Cell. Biochem.(in press.). (1998)
• [文献書誌] Soeno,Yoshinori: "Effects of exogenous β-actinin(CapZ)on actin filamentous structures in cultured muscle cells." Zool. Sci.(in press.). (1998)
• [文献書誌] Shiozuka,Masataka: "Activin A inhibits differentiation of chick myogenic cells in vitro" Zool. Sci.14. 327-330 (1997)
• [文献書誌] Kusano,Ken-ichi: "Primary Structure of mouse actin related protein 1(Arp1)and its tissue expression." Zool. Sci.14. 77-82 (1997)
• [文献書誌] Ono,Shoichiro: "Identification of an actin binding region and a protein kinae C phosphorylation site on human fascin, 55kDa actin-bundling protein." J. Biol. Chem.272(4). 2527-2533 (1997)
• [文献書誌] Obinata,Takashi: "Low molecular-weight G-actin binding proteins involved in the regulation of actin assembly during myofibrillogenesis" Cell Str. Func.22(1). 181-189 (1997)
• [文献書誌] Kusano,Ken-ichi: "Detection of a sequence involved in actin-binding and phosphoinositide-binding in the N-terminal side of cofilin." Mol. Cell. Biochem.(in press.). (1998)
• [文献書誌] Soeno,Yoshonori: "Organization of connectin/titin filaments in sarcomeres of differentiating chicken skeletal muscle cells." Mol. Cell. Biochem.(in press.). (1998)