| 研究概要 |
生体は力学的環境に適応して様々な生理応答を示すため,個々の細胞がおかれている力学的な環境を把握することは重要である.力学的刺激が組織レベルでは均一とみなせるでも,個々の細胞には不均一に作用すると考えられるため,組織一細胞一細胞内器官にわたるマルチスケール解析が必要となる.そこで本研究では,伸展刺激による細胞外基質と細胞骨格の変形に着目して,その不均一性について検討した.
細胞および細胞外基質の変位場を計測には,基質となるコラーゲンゲル上に培養した血管内皮細胞を用い,顕微鏡のステージ上に設置した伸展装置で周期的な伸展刺激を負荷したときの変形を観察した.変位場は,細胞とコラーゲンゲルにマーカーとなる蛍光色素を分散させて,マーカーの時系列位置情報から変位量を計算して求めた.蛍光顕微鏡に装着したデジタルCCDカメラを用いてマーカー像をタイムラプスシステムで記録し,適当な時間間隔の画壕から粒子の位置情報を抽出し,2時刻間の位置の差分を変位ベクトルとした.コラーゲンゲルのマーカーには蛍光ビーズを,細胞のマーカーには蛍光染色したアクチンフィラメントを用いた.また,非染色的に細胞骨格の変形を観測するために第2高調波発生顕微鏡の検出系の改良をして高感度化した.
計測した変位場には,コラーゲンゲルの局所的な構造の違いや細胞の部位による材料特定の違いを反映した不均性が確認された.また,細胞レベルの変位場の定量化をすることが可能となったことで,細胞内の力学的環境の解明にっながる計測手法が確立できた.
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