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2021 年度 実施状況報告書

細胞-基質間動的相互作用の絶対計測法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K22967
研究機関大阪大学

研究代表者

出口 真次  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (30379713)

研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2023-03-31
キーワード干渉反射顕微鏡法 / 共焦点顕微鏡法 / 細胞工学 / 細胞膜
研究実績の概要

本研究では、細胞-基質間動的相互作用の絶対計測法として、干渉反射顕微鏡法(反射干渉顕微鏡法:RICM, reflection interference contrast microscopy)の改良を行う。これまでに三つの異なるレーザー波長を用いて球体ポリスチレンビーズの反射干渉像を取得した。本年度は特に光学に基づく理論解析に大幅な改良を行い、様々な誤差要因をそれぞれ定量的に検証できるようにした。この3波長RICM法では、三波長それぞれの強度の比について唯一解の得られる条件に基づき、ポリスチレンビーズ(本方法の妥当性を検証するためのマイクロメートルサイズの人工微小物体)の絶対位置の評価を行うものであるが、その3次元形状をナノメートル精度で評価できることを確認した。本内容についてデータをまとめ、投稿論文として準備中である。前年度に作製したピエゾアクチュエーター駆動ステージは、その微細制御自体が誤差要因になりうる可能性が挙げられたために、やむを得ずそのさらなる利用は断念することにした。すなわち、これまでに開発した光学理論に実用的な補正を加えることで誤差を最小化することに取り組んだ。さらに生きた細胞の底面についても測定を行い、形状の概形を把握できることまでは確認したが、測定対象の一定の高さ以上の部分においては誤差の多くなること、また、低い高さ領域においても確実に絶対計測を実現できていることまでは断言しきれなかった。現在はさらに個々の誤差発生要因を特定し、その定量的検証と条件出し実験を並行して行っている。

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

微小人工物の幾何形状の絶対測定は概ね実現することができた。一方、細胞の形状計測はさらなる検証を重ねている。

今後の研究の推進方策

まずは微小人工物の幾何形状の絶対測定データをまとめ、投稿論文として国際専門誌に発表を行う。細胞の形状計測は人工物との反射率の違い等の諸要素を検討し、これまでに開発した理論に実用的な補正を付加して検証を続ける。

次年度使用額が生じた理由

コロナウイルスへの対応のために実験計画や成果発表計画に遅れが生じた。翌年度はこれらを適宜終了させて、計画を完遂する。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件、 招待講演 8件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Analysis of senescence-responsive stress fiber proteome reveals reorganization of stress fibers mediated by elongation factor eEF2 in HFF-1 cells2022

    • 著者名/発表者名
      Liu, S., Matsui, T.S., Kang, N., Deguchi, S.
    • 雑誌名

      Molecular Biology of the Cell

      巻: 33 ページ: ar10, 1-11

    • DOI

      10.1091/mbc.E21-05-0229

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ARHGAP4-SEPT2-SEPT9 complex enables both up- and down-modulation of integrin-mediated focal adhesions, cell migration, and invasion2021

    • 著者名/発表者名
      Kang, N., Matsui, T.S., Liu, S., Deguchi, S.
    • 雑誌名

      Molecular Biology of the Cell

      巻: 32 ページ: ar28, 1-12

    • DOI

      10.1091/mbc.E21-01-0010

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Determining the domain-level reaction-diffusion properties of an actin-binding protein transgelin-2 within cells2021

    • 著者名/発表者名
      Saito, T., Matsunaga, D., Matsui, T.S., Noi, K., Deguchi, S.
    • 雑誌名

      Experimental Cell Research

      巻: 404 ページ: 112619

    • DOI

      10.1016/j.yexcr.2021.112619

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanosensitive myosin II but not cofilin primarily contributes to cyclic cell stretch-induced selective disassembly of actin stress fibers2021

    • 著者名/発表者名
      Huang, W., Matsui, T.S., Saito, T., Kuragano, M., Takahashi, M., Kawahara, T., Sato, M., Deguchi, S.
    • 雑誌名

      American Journal of Physiology Cell Physiology

      巻: 320 ページ: C1153-C1163

    • DOI

      10.1152/ajpcell.00225.2020

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Statistical profiling reveals correlations between the cell response to and structural sequence of Rho-GAPs2021

    • 著者名/発表者名
      Kang, N., Matsui, T.S., Deguchi, S.
    • 雑誌名

      Cytoskeleton

      巻: 78 ページ: 67-76

    • DOI

      10.1002/cm.21659

    • 査読あり
  • [学会発表] Machine learning-based detection of cellular forces and its application to drug screening2021

    • 著者名/発表者名
      Shinji Deguchi
    • 学会等名
      International Conference on Future Healthcare and Economic Development
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cellular adaptation to mechanical environment2021

    • 著者名/発表者名
      Shinji Deguchi
    • 学会等名
      MEI-Center Summer School 2021
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Wrinkle force microscopy: a machine learning-based approach to evaluate cellular forces2021

    • 著者名/発表者名
      Shinji Deguchi
    • 学会等名
      DevMech Webinar
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 細胞の力のホメオスタシス、細胞の力のアッセイ2021

    • 著者名/発表者名
      出口真次
    • 学会等名
      京大ウイルス再生研生体材料学分野・セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] ストレスファイバーの熱力学2021

    • 著者名/発表者名
      出口真次
    • 学会等名
      第33回バイオエンジニアリング講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞による力学環境への適応のメカニズム2021

    • 著者名/発表者名
      出口真次
    • 学会等名
      MMDS・AIMap研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] シグナル伝達, 数理モデルに基づく細胞計測2021

    • 著者名/発表者名
      出口真次
    • 学会等名
      生物物理学会サブグループ・メカノバイオロジー研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] バイオメカニクスの最前線ー細胞の恒常性を理解するー2021

    • 著者名/発表者名
      出口真次
    • 学会等名
      次世代医療システム産業化フォーラム
    • 招待講演
  • [図書] 筋細胞を用いた筋機能の定量的評価: 創薬や身体トレーニングの開発への応用2021

    • 著者名/発表者名
      眞鍋康子,濱口裕貴,出口真次,松井翼
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      実験医学
    • ISBN
      9784758104005
  • [備考] 大阪大学大学院基礎工学研究科・出口研究室

    • URL

      http://mbm.me.es.osaka-u.ac.jp

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公開日: 2022-12-28  

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