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2015 年度 実績報告書

革新的な細胞収縮力可視化技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15H03004
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

出口 真次  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30379713)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード細胞バイオメカニクス / メカノバイオロジー / バイオイメージング / 非筋II型ミオシン / 細胞収縮力
研究実績の概要

細胞の収縮力を従来よりも効率良く可視化・定量化することができる新しい技術を開発することを目的とする。本年度は、最適な基板材料を選択するために、材料の力学試験や光学特性評価を行った。力学試験では、シリコーン材料の表面に細胞の接着性を付与するための表面改質を行い、そのうえで自作の装置を用いて硬さと破断特性の計測を行った。表面改質とともに、材料の脆性が進行することが定量的に示された。本力学試験の成果は現在国際誌に論文として投稿するための準備を進めている。また、従来の96ウェルプレート(創薬用にサイズが国際標準化された、96個のウェル(穴)状細胞培養部を有するもの)の細胞培養部分に同基盤を設置するだけでは、所望の効果(細胞およびその収縮力の可視化)を得ることができないことをまず確認した。そこで、この表面改質を行った基板材料を、独自の96ウェルプレートに組み込むことができる機械装置を設計および製作した。この独自96ウェルプレートの側壁部分の形状は様々なものを製図して3Dプリンターにて3次元加工製作を行った。同プレートの底面部に細胞収縮力可視化用基板を取り付けるために、12個の鉛直方向内に固定された細棒の上に表面改質済み基板を設置し、機械スライダーの操作に応じて上記プレートの側壁部の下側縁へと移動・固定できる機構を作製した。この12個の細棒を、別の機械スライダーの操作により、個々のウェル間隔分だけ8回ずつずらし、合計96(=12 x 8)個の基板を側壁部へと取り付けられるようにした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の主たる研究目的である独自96ウェルプレートの製作を終えることができたため。また、その製作に先だって実施した基板材料の力学特性の計測結果を論文としてまとめており、近日中に投稿できる状況にあるため。

今後の研究の推進方策

今後は実際に個々のウェルで細胞を培養して収縮力の可視化性能を確認することが主たる課題である。併せて、共同研究者の協力を得ながら、様々な細胞生物学的問題に対して同技術を適用して、本細胞収縮力可視化技術の有効性を実証し、細胞生物学会や分子生物学会等で積極的に成果発表を行っていく。

  • 研究成果

    (27件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 7件、 招待講演 4件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Viscoelastic and optical properties of four different PDMS polymers2015

    • 著者名/発表者名
      Deguchi, S., Hotta, J., Yokoyama, S., Matsui, T.S.
    • 雑誌名

      Journal of Micromechanics and Microengineering

      巻: 25 ページ: 097002

    • DOI

      10.1088/0960-1317/25/9/097002

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Low-power laser processing-based approach to plasma lithography for cell micro patterning2015

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama, S., Kamei, Y., Matsui, T.S., Deguchi, S.
    • 雑誌名

      Journal of Bioanalysis and Biomedicine

      巻: 7(3) ページ: 81-86

    • DOI

      10.4172/1948-593X.1000128

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Piezoelectric actuator-based cell microstretch device with real-time imaging capability2015

    • 著者名/発表者名
      Deguchi, S., Kudo, S., Matsui, T.S., Huang, W., Sato, M.
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 5(6) ページ: 067110

    • DOI

      10.1063/1.4922220

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 細胞が発生する力の評価2016

    • 著者名/発表者名
      出口真次
    • 学会等名
      名市大・医・Department seminar
    • 発表場所
      名古屋市立大学
    • 年月日
      2016-01-25 – 2016-01-25
    • 招待講演
  • [学会発表] 負荷依存的な非筋アクトミオシン束の動態2016

    • 著者名/発表者名
      松井翼、池田智哉、出口真次
    • 学会等名
      日本機械学会第28回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2016-01-09 – 2016-01-10
  • [学会発表] アクチン結合タンパク質の動態に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      石川晃大、松井翼、出口真次
    • 学会等名
      日本機械学会第28回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2016-01-09 – 2016-01-10
  • [学会発表] 焦点接着斑の微細構造に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      大石泰己、松井翼、今村道博、出口真次
    • 学会等名
      日本機械学会第28回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2016-01-09 – 2016-01-10
  • [学会発表] 2.5次元細胞外基質上における細胞-基質間接着の動態2016

    • 著者名/発表者名
      出口真次、横山奨、松井翼、荒木智彦
    • 学会等名
      日本機械学会第28回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2016-01-09 – 2016-01-10
  • [学会発表] 物理学は張力ホメオスタシスのメカニズムを解けるか2016

    • 著者名/発表者名
      出口真次
    • 学会等名
      基生研研究会「物理学は生物現象の謎を解けるか」
    • 発表場所
      岡崎・基礎生物学研究所
    • 年月日
      2016-01-05 – 2016-01-06
    • 招待講演
  • [学会発表] 2.5次元基質上における細胞接着のダイナミクスと力の関係2015

    • 著者名/発表者名
      出口真次、横山奨、松井翼、荒木智彦、大石泰己
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会合同大会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド
    • 年月日
      2015-12-01 – 2015-12-04
  • [学会発表] 細胞が発生する力(≒元気度)を見える化2015

    • 著者名/発表者名
      出口真次
    • 学会等名
      第3回生きた再生医療用材料の開発研究会(招待講演)
    • 発表場所
      愛知県青年会館
    • 年月日
      2015-11-26 – 2015-11-26
    • 招待講演
  • [学会発表] Characterizing the biophysical properties of individual actin stress fibers2015

    • 著者名/発表者名
      Deguchi, S., Matsui, T.S.
    • 学会等名
      2015 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2015-11-23 – 2015-11-25
    • 国際学会
  • [学会発表] The effect of substrate curvature on myosin-based frictional slip and elongation of focal adhesions2015

    • 著者名/発表者名
      Araki, T., Yokoyama, S., Matsui, T.S., Ohishi, T., Kato, K., Deguchi, S.
    • 学会等名
      2015 BMES Annual Meeting
    • 発表場所
      Tampa Convention Center
    • 年月日
      2015-10-07 – 2015-10-10
    • 国際学会
  • [学会発表] New cellular traction force microscopy reveals the effect of substrate curvature on focal adhesion dynamics2015

    • 著者名/発表者名
      Deguchi, S., Yokoyama, S., Matsui, T.S., Kato, K., Araki, T., Ohishi, T.
    • 学会等名
      ATEM'15: International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2015
    • 発表場所
      ロジワールホテル豊橋
    • 年月日
      2015-10-04 – 2015-10-08
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterizing the contractile properties of individual actin stress fibers2015

    • 著者名/発表者名
      Matsui, T.S., Deguchi, S.
    • 学会等名
      ATEM'15: International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2015
    • 発表場所
      ロジワールホテル豊橋
    • 年月日
      2015-10-04 – 2015-10-08
    • 国際学会
  • [学会発表] Roles of nonmuscle myosin II in contractile force generation2015

    • 著者名/発表者名
      Deguchi, S., Yokoyama, S., Matsui, T.S., Kato, K.
    • 学会等名
      8th Asian-Pacific Conference on Biomechanics
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-19
    • 国際学会
  • [学会発表] Revealing the dynamics and molecular regulation of actomyosin bundles2015

    • 著者名/発表者名
      Matsui, T.S., Deguchi, S.
    • 学会等名
      8th Asian-Pacific Conference on Biomechanics
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-19
    • 国際学会
  • [学会発表] 細胞収縮能評価方法の開発とその応用2015

    • 著者名/発表者名
      横山奨、松井翼、加藤輝、荒木智彦、出口真次
    • 学会等名
      日本機械学会2015年度年次大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-16
  • [学会発表] Dynamics of nonmuscle myosin molecules in actin stress fibers2015

    • 著者名/発表者名
      松井翼、池田智哉、出口真次
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-15
  • [学会発表] 細胞収縮力の可視化に基づく非筋II型ミオシンの解析2015

    • 著者名/発表者名
      出口真次、横山奨、松井翼、加藤輝
    • 学会等名
      第67回日本細胞生物学会大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 年月日
      2015-06-29 – 2015-07-02
  • [学会発表] Role of nonmuscle myosin regulatory light chain phosphorylation in contractile force generation2015

    • 著者名/発表者名
      Deguchi, S., Yokoyama, S., Matsui, T.S., Kato, K., Araki, T., Ohishi, T., Kuragano, M., Takahashi, M.
    • 学会等名
      15th International Congress of Biorheology
    • 発表場所
      韓国・高麗大学
    • 年月日
      2015-05-24 – 2015-05-28
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 細胞コロニーの収縮力の評価2015

    • 著者名/発表者名
      出口真次、横山奨、松井翼、加藤輝
    • 学会等名
      第54回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2015-05-07 – 2015-05-09
  • [学会発表] 単一細胞の収縮能の評価技術2015

    • 著者名/発表者名
      横山奨、松井翼、加藤輝、荒木智彦、出口真次
    • 学会等名
      第54回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2015-05-07 – 2015-05-09
  • [学会発表] 非筋細胞内で力の発生に寄与するアクチンストレスファイバーの動態特性2015

    • 著者名/発表者名
      松井翼、出口真次
    • 学会等名
      名古屋国際会議場
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2015-05-07 – 2015-05-09
  • [図書] Cyclic stretch-induced reorganization of stress fibers in endothelial cells. In Vascular Engineering2016

    • 著者名/発表者名
      Kaunas, R., Deguchi, S.
    • 総ページ数
      400
    • 出版者
      Springer
  • [図書] Dojin Bioscienceシリーズ・メカノバイオロジー.細胞が力を感じ応答する仕組み(分担執筆:第2章 細胞における力の発生と維持機構)2015

    • 著者名/発表者名
      出口真次,松井翼,佐藤正明
    • 総ページ数
      368
    • 出版者
      化学同人
  • [備考] 名古屋工業大学・出口研ホームページ

    • URL

      http://mbl.web.nitech.ac.jp

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公開日: 2017-01-06  

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