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2014 年度 実績報告書

細胞外動的硬さ環境のインビトロ構築とその細胞制御機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 24680050
研究機関埼玉大学

研究代表者

吉川 洋史  埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (50551173)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード生物物理 / 国際情報交換・ドイツ / バイオテクノロジー / 細胞・組織 / ソフトマター / 応用光学・量子光学
研究実績の概要

今年度は、これまでに構築した機能性のゲルや脂質膜などを用いて、生体内の様々な環境をin vitroでモデル化し、細胞の接着や運動と外部環境因子との定量相関を解明することを目的としていた。特に今年度は生体内の軟組織環境をターゲットとし、再生医学や界面科学の専門家と有機的に連携しつつ研究を進めた。
まずハイデルベルグ大学Tanaka教授らとの共同研究として、脂質平面二重膜による細胞膜モデルを用いて、血中系細胞の接着力の定量評価に挑んだ。ここでは、流動性を有する脂質平面二重膜を動的な細胞膜のモデルとし、各種臓器由来の接着分子を膜表面に密度を制御しつつ修飾した。ここに赤血球や造血幹細胞など、各種血中系細胞を播種して接着力を測定したところ、接着力が接着分子密度に対して非線形に応答することを見出した。これは、血中細胞と外部環境との接着が協同的に作用することを示しており、血中細胞由来の各種疾病メカニズムに対する新たな知見となりうると考えている。本成果は2本の原著論文として報告した。
また、横浜市立大学の武部准教授とは、肝臓の種となる肝芽形成と外部環境硬さとの相関解明に挑んだ。硬さ可変のゲル基板(ヤング率:0.1 kPa~100 kPa)を用いて、肝芽形成の初期過程である細胞集合体形成を調べたところ、中間程度の硬さで特異的に集合体形成が促進されることを見出した。この細胞集合体形成プロセスを、分子生物学的手法と画像解析により詳細に調べた結果、間葉系幹細胞の収縮力に由来する細胞-細胞間相互作用と、細胞-基板間相互作用(接着力)との力学的な競争過程により実現されることがわかった。また、このような力学的メカニズムを利用することで、他の臓器の種(器官原基)の形成に広く応用できることがわかった。本成果はCell Stem Cell誌に論文発表し、雑誌表紙(Front cover)に選ばれた。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26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 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 3件) 図書 (2件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Vascularized And Complex Organ Buds From Diverse Tissues Via Mesenchymal Cell-Driven Condensation2015

    • 著者名/発表者名
      Takanori Takebe, Masahiro Enomura, Emi Yoshizawa, Masaki Kimura, Hiroyuki Koike, Ueno Yasuharu, Takahisa Matsuzaki, Takashi Yamazaki, Takafumi Toyohara, Kenji Osafune, Hiromitsu Nakauchi, Hiroshi Y. Yoshikawa, and Hideki Taniguchi
    • 雑誌名

      Cell Stem Cell

      巻: 16 ページ: 556-565

    • DOI

      10.1016/j.stem.2015.03.004

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Quantifying Adhesion Mechanisms and Dynamics of Human Hematopoietic Stem Cells2015

    • 著者名/発表者名
      Alexandra Burk, Cornelia Monzel, Hiroshi Y. Yoshikawa, Patrick Wuchter, Rainer Saffrich, Volker Eckstein, Motomu Tanaka, and Anthony D. Ho
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5 ページ: 9370 (8 pages)

    • DOI

      10.1038/srep09370

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cytoadhesion of P. falciparum-Infected Erythrocytes to Chondroitin-4-Sulfate is Cooperative and Shear- Enhanced2015

    • 著者名/発表者名
      Harden Rieger, Hiroshi Y. Yoshikawa, Katharina Quadt, Morten A. Nielsen, Cecilia P. Sanchez, Ali Salanti, Motomu Tanaka and Michael Lanzer
    • 雑誌名

      Blood

      巻: 125 ページ: 383-391

    • DOI

      10.1182/blood-2014-11-610634

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Evaluation of the Impact of Stiffness on Adhesion and Migration of Cancer Cells2014

    • 著者名/発表者名
      Takashi Yamazaki, Takahisa Matsuzaki, Yuko Shimokawa, Ken Sato, Masami Suganuma, Motomu Tanaka, Seiichiro Nakabayashi, Hiroshi Yoshikawa
    • 学会等名
      52回日本生物物理学会年会(BSJ2014)
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター, 北海道
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
  • [学会発表] 多細胞系からなる複雑なヒト臓器の人為的構成2014

    • 著者名/発表者名
      武部 貴則、吉川洋史、谷口英樹
    • 学会等名
      第66回日本生物工学会大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター, 北海道
    • 年月日
      2014-09-09 – 2014-09-11
    • 招待講演
  • [学会発表] Quantitative evaluation of cancer cell adhesion by functional substrate and optical interferometric technique2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Yoshikawa
    • 学会等名
      The 12th Japan-Korea Joint Symposium on Cancer and Ageing Research
    • 発表場所
      Saitama Cancer Reseach Center, Saitama
    • 年月日
      2014-06-21
    • 招待講演
  • [学会発表] Evaluation of the impact of stiffness on cancer cell adhesion2014

    • 著者名/発表者名
      Takashi Yamazaki, Takahisa Matsuzaki, Yuko Shimokawa, Masami Suganuma, Motomu Tanaka, Seiichiro Nakabayashi, Hiroshi Yoshikawa
    • 学会等名
      The 12th Japan-Korea Joint Symposium on Cancer and Ageing Research
    • 発表場所
      Saitama Cancer Reseach Center, Saitama
    • 年月日
      2014-06-19 – 2014-06-21
  • [学会発表] Evaluation of impact of extracellular stiffness on cancer cell aggregation2014

    • 著者名/発表者名
      Yuko Shimokawa, Takahisa Matuzaki,Masami Suganuma, Seiichiro Nakabayashi, Hiroshi Yoshikawa
    • 学会等名
      The 12th Japan-Korea Joint Symposium on Cancer and Ageing Research
    • 発表場所
      Saitama Cancer Reseach Center, Saitama
    • 年月日
      2014-06-19 – 2014-06-21
  • [学会発表] Quantitative Evaluation of Cel Adhesion by Advanced Optical Techniques2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Yoshikawa
    • 学会等名
      WPI iCeMS-“Bio Assembler”International Joint Symposium
    • 発表場所
      :iCeMS (京都大学 物質-細胞統合システム拠点), 京都府
    • 年月日
      2014-05-16
    • 招待講演
  • [図書] Chapter 13,  Quantitative Evaluation of Cell-Hydrogel Adhesion by Advanced Optical Techniques, Hyper Bio Assembler for 3D Cellular Systems(Ed. T. Arai, F. Arai, M. Yamato)2015

    • 著者名/発表者名
      H. Y. Yoshikawa
    • 総ページ数
      印刷中
    • 出版者
      Springer
  • [図書] 第1編 第1章 第2節 「細胞ーゲル間接着の定量的可視化」, 三次元ティッシュエンジニアリング,2015

    • 著者名/発表者名
      松崎賢寿,吉川洋史
    • 総ページ数
      346(21-26を担当)
    • 出版者
      株式会社エヌ・ティー・エス
  • [備考] 臓器の芽を作製する革新的な培養手法を確立-腎臓や膵臓など、さまざまな器官再生へ道-

    • URL

      http://www.saitama-u.ac.jp/topics_archives/20150417-1.html

  • [産業財産権] 自己組織化用細胞集合体の作製方法2015

    • 発明者名
      武部貴則、谷口英樹、吉川洋史
    • 権利者名
      武部貴則、谷口英樹、吉川洋史
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2015/55695
    • 出願年月日
      2015-02-26
    • 外国

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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