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2022 年度 実績報告書

静水圧メカノシグナル制御とその組織工学への応用

研究課題

研究課題/領域番号 19H01173
研究機関東京大学

研究代表者

牛田 多加志  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 名誉教授 (50323522)

研究分担者 上田 太郎  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90356551)
古川 克子  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (90343144)
伊藤 弓弦  筑波大学, 生命環境系, 教授 (30500079)
佐藤 正人  東海大学, 医学部, 教授 (10056335)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード静水圧 / 軟骨細胞
研究実績の概要

Rasの活性化をFRET強度の変化でモニターできるRaichuを用いて,Ras活性化の静水圧感受性の検出とメカニズム解明を目指した研究を進めた.これまでRaichuの単離精製とこれを用いたRas活性化の測定ができるようになっていたが,Raichu 内のCFPとYFPが弱く相互作用しこれが圧力感受性を示すことが判明した.そこでGFPの二量体化を阻害する点変異をRaichu内のCFPとYFPに導入したmRaichuを作成した。mRaichuは,Raichuに比してCFPとYFPの相互作用が弱く、Rasの圧力感受性についてのより定量的な測定が可能になった.
軟骨細胞に対し0 - 18 MPaの静水圧負荷下でリアルタイム観察を行い,阻害剤を用いることで上流のシグナル伝達機構の解明を目指した.結果として,静水圧の大きさに依存して相違が見られるような細胞内Ca2+濃度変化波形が得られた.さらに,阻害剤を投与した際の応答にも差が生じ,静水圧の大きさ依存的に機能する感知機構が異なる可能性や機能する感知機構の反応度合いが変化する可能性が示唆された.
軟骨細胞に関して静水圧処理群と無処理群を比較し,軟骨組織再生時にメカノシグナル負荷により亢進/抑制される因子を同定した.細胞内のみならずエクソソームも解析することで,軟骨組織内における誘導因子送達機構も含めたメカニズム解明を進めた.
これまでに日本白色家兎並びにラットを用いた異種同所性移植モデルによるin vivo有効性評価法を確立し,両動物種での修復再生効果の同等性を確認し,本研究における動物実験系をラットに決定した.移植方法および手技について検討を実施した.そして動物実験におけるポジティブコントロールとなる多指症由来軟骨組織より作製した細胞シートを用いて,静水圧負荷技術により作製された再生軟骨組織を用いた場合の移植方法や手技を確立した.

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Alternative Model to Animal Experiments by Reproducing the Physical Environment of Living Cartilage2023

    • 著者名/発表者名
      Minki Chang, Kevin Montagne, Yuma Omuro, Masashi Yasuno, Noriyasu Masumoto, Takashi Ushida, Katsuko S Furukawa
    • 雑誌名

      AATEX

      巻: 28 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1111/aor.14713

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Intracellular calcium ion transients evoked by cell poking independently of released autocrine ATP in Madin-Darby canine kidney cells2023

    • 著者名/発表者名
      Minki Chang , Kevin Montagne , Katsuko S Furukawa , Takashi Ushida
    • 雑誌名

      Cell Biochem Funct

      巻: 41 ページ: 845-856

    • DOI

      10.1002/cbf.3834.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simultaneous Hydrostatic and Compressive Loading System for Mimicking the Mechanical Environment of Living Cartilage Tissue2023

    • 著者名/発表者名
      Minki Chang, Yosuke Takahashi, Kyosuke Miyahira, Yuma Omuro, Kevin Montagne, Ryusei Yamada, Junki Gondo, Yu Kambe, Masashi Yasuno, Noriyasu Masumoto, Takashi Ushida, Katsuko S. Furukawa
    • 雑誌名

      micromachines

      巻: 14 ページ: 1632-1647

    • DOI

      10.3390/mi14081632

    • 査読あり
  • [雑誌論文] microRNAs slow translating ribosomes to prevent protein misfolding in eukaryotes2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Sako, Mohieldin Youssef , Olga Elisseeva, Takayuki Akimoto, Katsuhiko Suzuki, Takashi Ushida, Tadashi Yamamoto
    • 雑誌名

      EMBO J

      巻: 26 ページ: e112469

    • DOI

      10.15252/embj.2022112469.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of pressure conditions in uterine decellularization using hydrostatic pressure on structural protein preservation2023

    • 著者名/発表者名
      Dongzhe Wang, Narintadeach Charoensombut, Kinyoshi Kawabata, Tsuyoshi Kimura, Akio Kishida, Takashi Ushida, Katsuko S. Furukawa
    • 雑誌名

      Bioengineering

      巻: 10 ページ: 814-825

    • DOI

      10.3390/bioengineering10070814

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cyclic stretch modulates cell morphology transition under geometrical confinement by covalently immobilized gelatin2023

    • 著者名/発表者名
      Kun Fang, Stefan Mueller, Motoki Ueda, Yasuhiro NAKAGAWA, Katsuko Furukawa, Takashi Ushida, Toshiyuki Ikoma and Yoshihiro Ito
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry B

      巻: 11 ページ: 9155-9162

    • DOI

      10.1039/d3tb00421j

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polydactyly-derived allogeneic chondrocyte cell-sheet transplantation with high tibial osteotomy as regenerative therapy for knee osteoarthritis2022

    • 著者名/発表者名
      Hamahashi K, Toyoda E, Ishihara M, Mitani G, Takagaki T, Kaneshiro N, Maehara M, Takahashi T, Okada E, Watanabe A, Nakamura Y, Kato R, Matoba R, Takagi T, Akutsu H, Umezawa A, Kobayashi H, Akamatsu T, Yamato M, Okano T, Watanabe M, Sato M
    • 雑誌名

      npj Regenerative Medicine

      巻: 7 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41536-022-00272-1

    • 査読あり
  • [学会発表] HP dissociates Ras-GAP complex and releasing from transient HP enhances Ras activation2023

    • 著者名/発表者名
      松田瑛彦、Minki Chang, 古川克子、牛田多加志、上田太郎
    • 学会等名
      第61回生物物理学会年会
  • [学会発表] iPS細胞由来軟骨様組織と生体由来軟骨細胞から作製した硝子軟骨再生作用を示す細胞シートの共通発現タンパク質の同定2023

    • 著者名/発表者名
      豊田恵利子,佐藤正人,内山綾香,前原美樹 小川真梨奈, 田中竜実, 赤松正, 渡辺雅彦
    • 学会等名
      第35回日本軟骨代謝学会
  • [学会発表] 同種細胞シートの有効性関連因子の軟骨分化における機能解析2023

    • 著者名/発表者名
      豊田恵利子,佐藤正人,内山綾香,前原美樹 小川真梨奈, 田中竜実, 赤松正, 渡辺雅彦
    • 学会等名
      第22回日本再生医療学会総会
  • [学会発表] 異なる原料細胞から作製された軟骨細胞シートにおける細胞外小胞内miRNA 発現プロファイルの比較解析2023

    • 著者名/発表者名
      前原美樹、豊田恵利子、内山綾香、小川真、田中竜実、赤松正、渡辺雅彦、佐藤正人
    • 学会等名
      第22回日本再生医療学会総会
  • [学会発表] In vitro measurement of Ras activity under hydrostatic pressure2022

    • 著者名/発表者名
      松田瑛彦、Minki Chang, 古川克子、牛田多加志、上田太郎
    • 学会等名
      第34回 日本機械学会 バイオエンジニアリング講演会
  • [学会発表] Ras activity measurement under hydrostatic pressure using improved Raichu2022

    • 著者名/発表者名
      Teruhiko Matsuda, Minki Chang, Katsuko Furukawa, Takashi Ushida, Taro QP Uyeda
    • 学会等名
      第60回日本生物物理学会年会

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公開日: 2024-12-25  

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