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2019 年度 実績報告書

ヒト由来筋細胞を用いた「収縮型培養筋細胞作製システム」の構築とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 17H02076
研究機関東北大学

研究代表者

神崎 展  東北大学, 医工学研究科, 准教授 (10272262)

研究分担者 萩原 嘉廣  東北大学, 医学系研究科, 准教授 (90436139)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード骨格筋 / 筋細胞 / 運動 / 培養系 / 筋疾患 / マイオカイン
研究実績の概要

本研究課題では、これまでにマウス筋細胞株を用いて開発してきた「運動できる培養筋細胞系」に改良を加えることにより、ヒト由来筋細胞種へと適応開発することを目的としている。健常者のみならず、筋疾患患者より得たヒト筋細胞を培養系にて人為的な収縮運動を負荷することにより、収縮能力の獲得過程や運動応答性に惹起される各種の高次筋機能(マイオカイン類発現調節・代謝能亢進など)を培養系において評価可能な「筋細胞高次機能診断システム」へと展開することを最終目的としている。昨年度までに、ヒト筋細胞が持つ脆弱性を各種医工学的手法で補助することにより克服し、培養ヒト由来筋細胞をEPSにより収縮活動負荷することに成功している。最終年度となるR1年度は、希少筋疾患患者(封入型筋炎)のヒト筋生検サンプルから単離した筋衛星細胞を本特殊培養システムへと適応し、健常者のそれと比較することにより収縮活動負荷に対する筋応答性、特に高次筋機能の差異を正確に評価する事に成功した。特に、昨年度に開発した特殊インサートチェンバーを活用することによりヒト疾患筋細胞単独での運動能力と収縮応答性を遺伝子発現量とシグナル分子群のリン酸化変動として診断を可能にした。また、フィーダー細胞混合培養系を顕微鏡観察システムへと組み込むことにより、高強度の収縮負荷刺激による人為的な筋損傷誘導や、病原性封入体凝集を可視化評価することも可能にした。新規構築した(1)ハイブリッド培養系、(2)フィーダー細胞混在培養系、および(3)特殊インサートチェンバー系の各々優位性を使い分けた「運動できる培養ヒト筋細胞系」を活用することにより、ヒト由来筋細胞の高次筋機能を培養系で評価することが可能となった。本研究成果を基盤とすることにより、希少筋疾患を含めたさまざまな疾患筋細胞の機能評価(細胞診断)や治療薬スクリーニング系へと応用展開が可能となった。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (32件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 3件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 9件、 招待講演 3件) 備考 (5件)

  • [国際共同研究] ラバル大学・分子医学(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      ラバル大学・分子医学
  • [国際共同研究] ストラスブール大学・糖尿病研究所(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      ストラスブール大学・糖尿病研究所
  • [国際共同研究] ミシガン大学・運動学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      ミシガン大学・運動学
  • [雑誌論文] Characterization of middle-molecule introduction into cells using mm-scale discharge in saline2020

    • 著者名/発表者名
      Honda Ryosuke、Sasaki Shota、Takashima Keisuke、Kanzaki Makoto、Sato Takehiko、Kaneko Toshiro
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 ページ: 040904~040904

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab7d7e

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of optical resolution photoacoustic microscopy with sub-micron lateral resolution for visualization of cells and their structures2020

    • 著者名/発表者名
      Shintate Ryo、Morino Taisuke、Kawaguchi Kota、Nagaoka Ryo、Kobayashi Kazuto、Kanzaki Makoto、Saijo Yoshifumi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 ページ: -

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab840e

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Acute Exercise Combined With Calorie Restriction Initiated Late-in-Life on Insulin Signaling, Lipids, and Glucose Uptake in Skeletal Muscle From Old Rats2020

    • 著者名/発表者名
      Oki Kentaro、Arias Edward B、Kanzaki Makoto、Cartee Gregory D
    • 雑誌名

      The Journals of Gerontology: Series A

      巻: 75(2) ページ: 207-217

    • DOI

      10.1093/gerona/gly222

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 免疫伝達物質cGAMPのトランスポーターSLC19Aの同定2020

    • 著者名/発表者名
      神﨑 展
    • 雑誌名

      実験医学1月号

      巻: 38(1) ページ: 60-61

  • [雑誌論文] Exercise‐evoked intramuscular neutrophil‐endothelial interactions support muscle performance and GLUT4 translocation: a mouse gnawing model study2019

    • 著者名/発表者名
      Chaweewannakorn Chayanit、Nyasha Mazvita R.、Chen Weijian、Sekiai Shigenori、Tsuchiya Masahiro、Hagiwara Yoshihiro、Bouzakri Karim、Sasaki Keiichi、Kanzaki Makoto
    • 雑誌名

      The Journal of Physiology

      巻: 598 ページ: 101~122

    • DOI

      10.1113/JP278564

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] In vitro exercise model using contractile human and mouse hybrid myotubes2019

    • 著者名/発表者名
      Chen Weijian、Nyasha Mazvita R.、Koide Masashi、Tsuchiya Masahiro、Suzuki Naoki、Hagiwara Yoshihiro、Aoki Masashi、Kanzaki Makoto
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-019-48316-9

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sparc, an EPS-induced gene, modulates the extracellular matrix and mitochondrial function via ILK/AMPK pathways in C2C12 cells2019

    • 著者名/発表者名
      Melouane Aicha、Yoshioka Mayumi、Kanzaki Makoto、St-Amand Jonny
    • 雑誌名

      Life Sciences

      巻: 229 ページ: 277~287

    • DOI

      10.1016/j.lfs.2019.05.070

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Extracellular α‐synuclein enters dopaminergic cells by modulating flotillin‐1?assisted dopamine transporter endocytosis2019

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi J、Hasegawa T、Sugeno N、Yoshida S、Akiyama T、Fujimori K、Hatakeyama H、Miki Y、Tomiyama A、Kawata Y、Fukuda M、Kawahata I、Yamakuni T、Ezura M、Kikuchi A、Baba T、Takeda A、Kanzaki M、Wakabayashi K、Okano H、Aoki M
    • 雑誌名

      The FASEB Journal

      巻: 33 ページ: 10240~10256

    • DOI

      10.1096/fj.201802051R

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Biomechanics of C2C12 Cells Observed with Cellular Resolution Scanning Acoustic Microscope Combined with Optical Microscope *2019

    • 著者名/発表者名
      Hirano Ryo、Kanzaki Makoto、Arakawa Mototaka、Hermawan Norma、Kobayashi Kazuto、Saijo Yoshifumi
    • 雑誌名

      Ann Int Conf of IEEE Eng in Med and Biol

      巻: 8857008 ページ: 4828-4831

    • DOI

      10.1109/EMBC.2019.8857008

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Involvement of inflammasome activation via elevation of uric acid level in nociception in a mouse model of muscle pain2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Shinichirou、Hagiwara Yoshihiro、Tsuchiya Masahiro、Shinoda Masamichi、Koide Masashi、Hatakeyama Hiroyasu、Chaweewannakorn Chayanit、Suzuki Kazuaki、Yano Toshihisa、Sogi Yasuhito、Itaya Nobuyuki、Sekiguchi Takuya、Yabe Yutaka、Sasaki Keiichi、Kanzaki Makoto、Itoi Eiji
    • 雑誌名

      Molecular Pain

      巻: 15 ページ: -

    • DOI

      10.1177/1744806919858797

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ヒト筋衛星細胞を用いた「in vitro Exerciseモデル」の構築2019

    • 著者名/発表者名
      神﨑 展
    • 雑誌名

      Medical Science Digest

      巻: 45(6) ページ: 358-361

  • [学会発表] 液相中プラズマ直接照射による薬剤模擬分子導入の作用機序に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      本田 竜介,佐々木 渉太,高島 圭介,神崎 展,佐藤 岳彦,金子 俊郎
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Dominant Factors of In-Liquid Micro Plasma for Drug Introduction into Cells2019

    • 著者名/発表者名
      R. Honda , S. Sasaki , K. Takashima , M. Kanzaki , T. Sato and T. Kaneko
    • 学会等名
      The 10th International Workshop on Microplasmas (IWM-10)
    • 国際学会
  • [学会発表] Drug introduction into cells using direct exposure of gas-liquid interfacial plasmas2019

    • 著者名/発表者名
      R. Honda , S. Sasaki , K. Takashima , M. Kanzaki , T. Sato and T. Kaneko
    • 学会等名
      24th International Symposium on Plasma Chemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] The molecule introduction into cells by in-liquid plasma irradiation and investigation of the key factor for introduction2019

    • 著者名/発表者名
      R. Honda , S. Sasaki , K. Takashima , M. Kanzaki , T. Sato , and T. Kaneko
    • 学会等名
      The 6th Japan-Taiwan Workshop on Plasma Life Science and Technology
    • 国際学会
  • [学会発表] Short-lived reactive oxygen nitrogen species continuously generated in plasma-exposed solution activates TRP channels and drug uptake2019

    • 著者名/発表者名
      S. Sasaki , M. Kawase , M. Kanzaki , T. Kaneko
    • 学会等名
      The Joint Conference of XXXIV International Conference on Phenomena in Ionized Gases (XXXIV ICPIG) and the 10th International Conference on Reactive Plasmas (ICRP-10)
    • 国際学会
  • [学会発表] In-Solution Type Plasma Device for Highly-Efficient Drug Transfer2019

    • 著者名/発表者名
      R. Honda , S. Sasaki , K. Takashima , M. Kanzaki , T. Sato , and T. Kaneko
    • 学会等名
      The Joint Conference of XXXIV International Conference on Phenomena in Ionized Gases (XXXIV ICPIG) and the 10th International Conference on Reactive Plasmas (ICRP-10)
    • 国際学会
  • [学会発表] Gas-Liquid Interfacial Plasmas Yielding Short-Lived Reactive Species for Medical and Agricultural Applications2019

    • 著者名/発表者名
      T. Kaneko , S. Sasaki , K. Takashima , R. Honda , M. Kanzaki
    • 学会等名
      The 12th Asian-European International Conference on Plasma Surface Engineering
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 液相中プラズマによる分子導入因子の探索2019

    • 著者名/発表者名
      R. Honda , S. Sasaki , K. Takashima , M. Kanzaki , T. Sato , and T. Kaneko
    • 学会等名
      第29回日本MRS年次大会
  • [学会発表] Gas-Liquid Interfacial Plasmas Generating Short-Lived Reactive Species for Drug/Gene Transfer into Living Cells2019

    • 著者名/発表者名
      T. Kaneko , S. Sasaki , R. Honda , M. Kanzaki
    • 学会等名
      The 42nd PhotonIcs & Electromagnetics Research Symposium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Implication of a new protein in the insulin vesicle trafficking2019

    • 著者名/発表者名
      Kanzaki, M.
    • 学会等名
      EuroDIA meeting 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Fractalkine/CX3CL1 serves as a key factor organizing the neutrophil-mediated favorable immunometabolic niche in working skeletal muscles2019

    • 著者名/発表者名
      Kanzaki, M., Chaweewannakorn, C. Tsuchiya, M. Sasaki, K.
    • 学会等名
      Cell Symposia, Exercise Metabolism
    • 国際学会
  • [学会発表] 膵β細胞のインスリン分泌とアクチンダイナミクス制御におけるMARCKSタンパクの関与2019

    • 著者名/発表者名
      石井琢也、Allan Langlois, 小島大輝、畠山裕康、Karim Bouzakri, 神﨑 展
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会
  • [学会発表] 運動骨格筋内微小領域(運動筋ニッチ)における好中球の役割2019

    • 著者名/発表者名
      神﨑 展
    • 学会等名
      第5回日本筋学会
    • 招待講演
  • [備考] ORCID: Makoto Kanzaki

    • URL

      https://orcid.org/0000-0002-6884-2955

  • [備考] Research Map: Makoto Kanzaki

    • URL

      https://researchmap.jp/makotokanzaki

  • [備考] Scopus: Makoto Kanzaki

    • URL

      https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=7006880707

  • [備考] Resarcher ID: Makoto Kanzaki

    • URL

      https://publons.com/researcher/1489749/makoto-kanzaki/

  • [備考] 東北大学大学院医工学研究科・神﨑研ホームページ

    • URL

      http://www.ecei.tohoku.ac.jp/kanzaki/index.html

URL: 

公開日: 2021-01-27  

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