３次元動的マイクロ力学刺激を用いるｉＰＳ細胞のアクティブ力学操作・再生治療支援法

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22360093
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機械力学・制御
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 小沢田 正 山形大学, 理工学研究科, 教授 (10143083)
• 連携研究者: 馮 忠剛 山形大学, 理工学研究科, 准教授 (10332545) ; 後藤 薫 山形大学, 医学部, 教授 (30234975)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 動的刺激 / ３次元刺激 / iPS細胞 / アクティブ力学操作 / 分化誘導 / 細胞増殖 / 振動ステージ / 振動アクチュエータ

研究概要

生きている培養細胞群に対し任意の3次元方向に動的力学刺激を自在に付加可能なマイクロ3次元振動ステージおよび個別細胞に対し選択的に３次元アクチュエーションおよび動的力学刺激を付加可能とするマイクロ３次元アクチュエータを開発し，これまでとは全く異なる力学的原理に基づく培養iPS細胞のアクティブ力学操作・コントロールシステムを構築し，再生移植治療の早期実現を支援するツール開発を行った。その結果，動的力学刺激によるiPS細胞群の増殖促進を確認した。またiPS細胞から神経細胞への分化誘導において，動的力学刺激の付加により分化及びニューロンネットワーク形成の促進が可能であることを確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Analysis of the Contraction of Fibroblast-Collagen Gels and the Traction Force of Individual Cells by a Novel Elementary Structural Model (2013)
  • 著者名/発表者名: Z. Feng, Y. Wagatsuma, S. Kobayashi, T. Kosawada, D. Sato, T. Nakamura, T. Kitajima, M. Umezu
  • 雑誌名: Proceedings of 35th Annual International Conference of the IEEE EMBS ページ: 6232-6235
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-invasive Stiffness Detection Method for Living Cell Nucleus by Using Piezoelectric Micro Sensor (2012)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Konno, Tadashi Kosawada, Yasushi Kaneyama, Hiroya Endo, Zhonggang Feng
  • 雑誌名: World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering 巻: 39 ページ: 290-293
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel Three-dimensional Micro Vibration Stage and Its Ability to Influence in Cellular Senescence (2012)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Konno, Tadashi Kosawada, Toru Ichita, Zhonggang Feng, Yasukazu Hozumi, Kaoru Goto
  • 雑誌名: World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering 巻: 39 ページ: 274-277
  • 査読あり
• [雑誌論文] D&D2011 におけるダイナミクスと制御の研究動向 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小沢田 正, 他6名
  • 雑誌名: 「7.細胞,組織,臓器のダイナミクスとその応用」, 日本機械学会論文集(C編) 巻: 78-789 ページ: 1306-1314
• [雑誌論文] Non-invasive Stiffness Evaluation Method for Living Cellular Nucleus by Using Micro Piezoelectric Vibration Device (2011)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Kosawada, Ken-ichi Konno, Yasushi Kaneyama, Zhonggang Feng, Yasukazu Hozumi and Kaoru Goto
  • 雑誌名: International Symposium Physicochemical Field for Genetic Activities ページ: 38
• [雑誌論文] Dynamic actuation and sensing micro-device for mechanical response of cultured adhesive cells (2010)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Konno, Tadashi Kosawada, Masato Suzuki, Takeshi Nakamura, Zhonggang Feng, Yasukazu Hozumi, Kaoru Goto
  • 雑誌名: Microsystem Technologies 巻: Vol.16 ページ: 993-1000
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional Micro Vibration Stage and Its Application to Cell Culture (2010)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi KONNO, Tadashi KOSAWADA, Ryota SATO, Zhonggang Feng, Yasukazu HOZUMI and Kaoru GOTO
  • 雑誌名: World Congress of Biomechanics 2010 巻: 31 ページ: 1409-1412
  • 査読あり
• [雑誌論文] Piezoelectric Micro Probe Device for Mechanical Stimulation and Its Detection for Living Cells (2010)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi KONNO, Tadashi KOSAWADA, Takeshi NAKAMURA, Zhonggang Feng
  • 雑誌名: World Congress of Biomechanics 2010 巻: 31 ページ: 1413-1416
  • 査読あり
• [学会発表] ヒト iPS 細胞の神経細胞への分化過程における動的力学刺激の影響評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 真坂 洋平, 早坂 紘旗, 小沢田 正, 馮 忠剛
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第49期総会
  • 発表場所: 東北大学工学部
  • 年月日: 2014-03-14
• [学会発表] 動的力学刺激によるマウスニューロンネットワークの3次元的形成への影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 金子 暢生, 永田 哲平, 伊東 彬, 小沢田正, 長谷川 麗, 宇山 浩
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第44回卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 山形大学工学部
  • 年月日: 2014-03-11
• [学会発表] ヒト iPS 細胞の神経細胞への分化に及ぼす動的力学刺激の影響評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菊池 駿佑, 真坂 洋平, 早坂 紘旗, 小沢田 正
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第44回卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 山形大学工学部
  • 年月日: 2014-03-11
• [学会発表] iPS細胞の基礎と研究上のニーズ (2014)
  • 著者名/発表者名: 小沢田 正
  • 学会等名: iPS関連機器開発参入促進オープンセミナー
  • 発表場所: 仙台市 : TKPガーデンシティ仙台
  • 年月日: 2014-01-17
  • 招待講演
• [学会発表] マウス神経細胞の3次元ネットワーク形成に及ぼす動的力学刺激の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 永田 哲平, 小沢田 正, 長谷川 麗, 宇山浩
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第49期秋季講演会講演論文集
  • 発表場所: 岩手大学工学部
  • 年月日: 2013-09-20
• [学会発表] マウスiPS細胞の分化に及ぼす動的力学刺激の影響に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小泉 智幸, 宇賀神 一也, 小沢田 正, 馮忠剛
  • 学会等名: 日本機械学会Dynamics and Design Conference 2013, USB論文集
  • 発表場所: 九州産業大学
  • 年月日: 2013-08-30
• [学会発表] 超小型3次元振動ステージの細胞培養への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 後藤 敬成, 今野 健一, 小沢田 正, 馮 忠剛, 八月朔日 泰和, 後藤 薫
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第48期秋季講演会講演論文集
  • 発表場所: 八戸高専
  • 年月日: 2012-09-22
• [学会発表] マウスiPS細胞の分化過程における力学刺激の影響評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小泉 智幸, 会田 和広, 今野 健一, 馮 忠剛, 小沢田 正
  • 学会等名: 日本機械学会Dynamics and Design Conference 2012, USB論文集
  • 発表場所: 慶応義塾大学日吉キャンパス
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] マウスiPS細胞の分化過程における力学特性の評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小泉 智幸, 会田 和広, 今野 健一, 小沢田 正, 馮 忠剛
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第47期秋季講演会講演論文集
  • 発表場所: 山形大学工学部
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] 超小型3次元振動ステージの開発と細胞培養コントロールへの応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 市田 徹, 今野 健一, 小沢田 正, 馮忠剛, 八月朔日 泰和, 後藤 薫
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第47期秋季講演会講演論文集
  • 発表場所: 山形大学工学部
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] 長時間細胞操作用培養環境維持装置の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 工藤 佳明, 今野 健一, 小沢田 正, 馮 忠剛
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第47期秋季講演会講演論文集
  • 発表場所: 山形大学工学部
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] 動的力学刺激を用いたiPS細胞の培養コントロール (2011)
  • 著者名/発表者名: 阿部 淳司, 今野 健一, 市田 徹, 工藤佳明, 小沢田 正, 馮 忠剛
  • 学会等名: Dynamics and Design Conference 2011, CD-ROM 論文集204
  • 発表場所: 高知工科大学
  • 年月日: 2011-09-05
• [学会発表] iPS細胞の分化過程における力学特性の評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 会田 和広, 今野 健一, 阿部 淳司, 中村 健, 小沢田 正
  • 学会等名: Dynamics and Design Conference 2011
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] 超小型3次元振動ステージの開発と細胞培養への応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 市田 徹 , 今野 健一 , 金山 寧 , 佐藤 亮太 , 小沢田 正, 馮 忠剛, 八月朔日 泰和 , 後藤 薫
  • 学会等名: Dynamics and Design Conference 2011
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス
  • 年月日: 2010-09-15
• [図書] ≪最新≫動物細胞培養の手法と細胞死・増殖不良・細胞変異を防止する技術, 「2-5-1 : 動的力学刺激によるヒトiPS細胞の培養・分化制御法」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小沢田 正
  • 総ページ数: 270-275
  • 出版者: 技術情報協会