細胞遊走現象における細胞骨格の非平衡ダイナミクス

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26247070
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 田中 求 京都大学, 物質－細胞統合システム拠点, 特定拠点教授 (00706814)
• 研究分担者: 見学 美根子 京都大学, 物質－細胞統合システム拠点, 教授 (10303801)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 生命現象の物理 / 形状と運動 / 細胞遊走

研究実績の概要

本研究では、細胞遊走現象における細胞接着と細胞骨格のダイナミクス、細胞形状と運動モードの間の相関を解明することを中心に進めた。ここでは、細胞と基板の力学的カップリングを空間的に制御可能な新しい実験系として、申請者の専門である、精密に機能化された細胞膜モデル("Supported Membranes")を用いた。ラミニンE8フラグメントで機能化した基質モデルを用いて、マウス神経顆粒細胞の再集合体から遊走する神経細胞の集団挙動ダイナミクスがラミニンの表面密度によって変化することを示したほか、単一細胞レベルでの基質モデルへの接着面積の時間変化の精密測定に成功した。また細胞核、アクチン、微小管の同時染色により、ラミニン表面密度の変化による細胞骨格構造への影響を明らかにした。さらに異なるモードの遊走を行う転移性胃腺がん細胞を用いた実験系を確立し、自己駆動する細胞の運動モードと形状・接着の時間変化の同時測定に成功した。これにより、葉状仮足が支配的な細胞遊走と、神経突起が選考する細胞遊走という全く異なる形態と遊走パターンを示す細胞において、接着斑が運動制御に与える影響を明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] ハイデルベルグ大学/ビュルツブルグ大学/カールスルーエー大学(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: ハイデルベルグ大学/ビュルツブルグ大学/カールスルーエー大学
• [国際共同研究] シェフィールド大学(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: シェフィールド大学
• [国際共同研究] 欧州放射功施設(ESRF)/マウス臨床研究所(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: 欧州放射功施設(ESRF)/マウス臨床研究所
• [国際共同研究] コロンビア大学/アイオワ州立大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: コロンビア大学/アイオワ州立大学
• [国際共同研究] 国立がんセンター(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: 国立がんセンター
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 3
• [雑誌論文] Three-Legged 2,2′-Bipyridine Monomer at the Air/Water Interface: Monolayer Structure and Reactions with Ni(II) Ions from the Subphase (2017)
  • 著者名/発表者名: Dai, W.; Lee, L.-T.; Schuetz, A.; Zelenay, B.; Zheng, Z.; Borgschulte, A.; Doebeli, M.; Abuillan, W.; Konovalov, O. V.; Tanaka, M.; Schlueter, A. D.
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 33 ページ: 1646-1654
  • DOI: 10.1021/acs.langmuie.6b04282
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Mechanical Response of Single Triacylglycerol Spherulites by Using Microcolloidal Probes (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa, H.Y.; Pink, D. A.; Acevedo, N. C.; Peyronel, F.; Marangoni, A. G.; Tanaka, M.
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 46 ページ: 599-601
  • DOI: 10.1246/cl.170014
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ion-Specific Modulation of Interfacial Interaction Potentials between Solid Substrates and Cell-Sized Particles Mediated via Zwitterionic, Super-Hydrophilic Poly(sulfobetaine) Brushes (2017)
  • 著者名/発表者名: Higaki, Y.; Froehlich, B.; Yamamoto, A.; Murakami, R.; Kaneko, M.; Takahara, A.; Tanaka, M.
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry B 巻: 121 ページ: 1396-1404
  • DOI: 10.1021/acs.jpcb.6b11540
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Accumulation of phosphatidylcholine on gut mucosal surface is not dominated by electrostatic interactions. (2017)
  • 著者名/発表者名: Korytowski, A.; Abuillan, W.; Amadei, F.; Makky, A.; Gumiero, A.; Sinning, I.; Gauss, A.; Stremmel, W.; Tanaka, M.
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes 巻: 1859 ページ: 959-965
  • DOI: 10.1016/j.bbamem.2017.02.008
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Frequent mechanical stress suppresses proliferation of mesenchymal stem cells from human bone marrow without loss of multipotency (2016)
  • 著者名/発表者名: Frank, V.; Kaufmann, S.; Wright, R.; Horn, P.; Yoshikawa, H. Y.; Wuchter, P.; Madsen, J.; Lewis, A. L.; Armes, S. P.; Ho, A. D.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 ページ: 24264
  • DOI: 10.1038/srep24264
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Tracking mechanical and morphological dynamics of regenerating Hydra tissue fragments using a two fingered micro-robotic hand (2016)
  • 著者名/発表者名: Veschgini, M.; Gebert, F.; Khangai, N.; Ito, H.; Suzuki, R.; Holstein, T.; Mae, Y.; Arai, T.; Tanaka, M.
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 108(10) ページ: 103702
  • DOI: 10.1063/1.4943402
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] N-glycosylation enables high lateral mobility of GPI-anchored proteins at a molecular crowding threshold (2016)
  • 著者名/発表者名: Hartel, A. J. W.; Glogger, M.; Jones, N. G.; Abuillan, W.; Batram, C.; Hermann, A.; Fenz, S. F.; Tanaka, M.; Engstler, M.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 7 ページ: 12870
  • DOI: 10.1038/ncomms12870
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] High-Resolution Cell Manipulation for Longstanding Load on Red Blood Cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsai, C.-H. D.; Horade, M.; Ito, H.; Kaneko, M.; Tanaka, M.
  • 雑誌名: IEEE International Conference on Mechatronics and Automation 巻: - ページ: 914-919
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epidermal-specific deletion of CD44 reveals a function in keratinocytes in response to mechanical stress (2016)
  • 著者名/発表者名: Shatirishvili, M.; Burk, A. S.; Franz, C. M.; Pace, G.; Kastilan, T.; Breuhahn, K.; Hinterseer, E.; Dierich, A.; Bakiri, L.; Wagner, E. F.; Ponta, H.; Hartmann, T. N.; Tanaka, M.; Orian-Rousseau, V.
  • 雑誌名: Cell Death and Disease 巻: 7 ページ: e2461
  • DOI: 10.1038/cddis.2016.342
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Catch, Load and Launch toward On-Chip Active Cell Evaluation (2016)
  • 著者名/発表者名: Murakami, R.; Tsai, C.-H. D.; Ito, H.; Tanaka, M.; Sakuma, S.; Arai, F.; Kaneko, M.
  • 雑誌名: 2016 IEEE International Conference on Robotics and Automation 巻: - ページ: 1713-1718
  • 査読あり
• [学会発表] Quantification of Morphological Dynamics and Symmetry Break in Regenerating Hydra Tissues (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryo Suzuki
  • 学会等名: The 54th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2016-11-25 – 2016-11-27
  • 国際学会
• [学会発表] Experimental investigation of polar pattern formation in driven filament systems through collisions (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryo Suzuki
  • 学会等名: International Symposium: Current and Future Perspectives in Active Matter
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2016-10-28 – 2016-10-29
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Spatio-temporal patterns in migrating cells: towards physical diagnosis of human diseases (2016)
  • 著者名/発表者名: Motomu Tanaka
  • 学会等名: Gordon Research Conference Biointerface Sciences
  • 発表場所: Les Diablerets, Switzerland
  • 年月日: 2016-06-12 – 2016-06-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [産業財産権] 培地用高分子ゲル、培地、細胞の培養方法及びキット (2016)
  • 発明者名: 原田明、高島義徳、中畑雅樹、田中求、ホールニング・マルセル
  • 権利者名: 原田明、高島義徳、中畑雅樹、田中求、ホールニング・マルセル
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-148725
  • 出願年月日: 2016-07-28
• [産業財産権] 検出方法及びデバイス (2016)
  • 発明者名: 上野祐子、古川一暁、手島哲彦、田中求
  • 権利者名: 上野祐子、古川一暁、手島哲彦、田中求
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-211569
  • 出願年月日: 2016-10-28