2022 年度研究成果報告書

原子間力顕微鏡を用いた発生胚メカニクスの包括的マッピング計測技術の開発

研究課題

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研究課題/領域番号	21K18886
研究種目	挑戦的研究(萌芽)
配分区分	基金
審査区分	中区分29:応用物理物性およびその関連分野
研究機関	北海道大学
研究代表者	岡嶋孝治北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (70280998)
研究期間 (年度)	2021-07-09 – 2023-03-31
キーワード	発生胚 / 原子間力顕微鏡 / メカニクス
研究成果の概要	原子間力顕微鏡（AFM）を用いて発生胚の弾性率と張力を分離する技術を開発することを目的とした。ボルツマンの重畳原理に基づく接触理論を考慮して、非線形力応答曲線を解析することにより胚細胞の弾性と粘性の分離する技術を構築した。本手法を用いて、初期発生胚、および神経胚のレオロジー特性の時空間挙動の計測に適用した。初期胚の動物極側と植物極側の細胞分裂期の粘弾性挙動（レオロジー）は類似の挙動をすることが分かった。発生胚系の弾性率と張力の測定を分離して決定する手法を利用し、神経胚形成過程における弾性率と張力の時空間挙動を評価することができた。
自由記述の分野	生物物理学
研究成果の学術的意義や社会的意義	発生胚の形成メカニズムを理解することは、基礎生物学的および再生医工学的に重要である。発生胚の時空間的な構造変化は、力学的な相互作用により制御されているが、その1細胞レベルの挙動は計測法の欠如により、未知な点が多い。本研究では、胚形成過程の細胞の弾性率や張力、および粘弾性（レオロジー）を1細胞レベルで計測可能な原子間力顕微鏡（AFM）技術を開発した。そして、初期胚および神経胚のメカニクスの計測に成功した。したがって、本研究で開発したAFMは、今後の胚形成過程の研究において極めて有用な手法を提案すると期待される。