細胞張力計測に基づく細胞の曲面形状認識・応答挙動の解析

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K18041
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分90110:生体医工学関連
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 山下 忠紘 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (00827339)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 血管平滑筋細胞 / 曲率 / 表現型

研究成果の概要

本研究は、マイクロ曲面上に存在する細胞が接着面に及ぼす牽引力の評価手法を開発した。そして、培養面が持つ曲率が細胞集団の変形挙動や表現型に及ぼす影響を調査した。マイクロ曲面が細胞が発する牽引力の大きさに直接的には大きな影響を与えない一方で、細胞内小器官の変形を通じてアルファ平滑筋アクチンを含む表現型マーカーの発現量変化を促すことが明らかになった。これらの知見に基づき、曲面からなる細胞培養足場を設計・構築することで、これまでに無い形状入力に基づく細胞の振る舞いの操作が可能になると期待される。

自由記述の分野

生体医工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果により、これまでに細胞の振る舞いに影響を与えることがないと考えられてきた培養面のわずかな曲率が、細胞の集団的な変形や表現型の変化に強い影響を与えることが明らかになった。凹状曲面上で細胞の変形挙動がシンプルな力学に従って剥離・凝集挙動を示す一方で、凸状曲面上に存在する細胞は細胞内小器官の変形をきっかけにその表現型を変えることを示唆する結果が得られた。本研究を通じて得られた成果は、組織工学や再生医療において、複雑な形状の足場を製作し、細胞の振る舞いを望み通りに誘導するための基盤的な知見となることが期待される。