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2014 年度 実績報告書

原子間力顕微鏡による生体組織力学物性のその場分離計測技術の開発

公募研究

研究領域超高速バイオアセンブラ
研究課題/領域番号 26106701
研究機関北海道大学

研究代表者

岡嶋 孝治  北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (70280998)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワード生物物理
研究実績の概要

バイオアセンブラにおいて細胞システム構築に有用な細胞を分離するためには,生体組織の力学物性をダイレクトに計測する細胞分離技術が強く望まれる.本研究では,走査プローブ顕微鏡を用いた生体組織のその場力学計測技術を開発する.そして,組織形成過程における細胞力学物性を細胞単位で解明し,3次元細胞システムの構造形成原理に基づく細胞同定・分離の基幹技術を開発することを目的としている.上皮細胞株を用いてコンフルエントな細胞集団における力学特性を計測し、個々の細胞の力学特性の個性を解析した。その結果、細胞集団には長距離の弾性率の相互作用が存在し、その相互作用距離が細胞接着分子を介して行われていることを詳細に解明した。(論文投稿準備中)。次に、マウス胎児から摘出した培養組織を用いて、組織形態形成過程における組織形状と弾性率との関係を調べた。そして、原子間力顕微鏡を用いて、組織の力学特性を単一細胞レベルの分解能で計測すすることに成功し、その弾性率がアクチン繊維構造と密接に関係していることを実験的に明らかにした。また、微小管構造は、弾性率に強く関係しないことが分かった。さらに、組織の弾性率の空間分布が形態形成と高い相関を有することが分かった(論文投稿準備中)。さらに、ミオシン阻害実験を行い、アクチンミオシン相互作用と組織の弾性率との関係に関する知見を得た。以上の成果は、3次元細胞システムの構造形成原理に基づく細胞同定・分離技術の基礎データとなる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

3次元細胞システムの構造形成原理に基づく細胞同定・分離に必要となる、細胞集団の力学物性が着実に計測できている。そして、これらの成果は、現在、論文投稿準備中である。以上より、本研究は、おおむね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

前年度の計測では、細胞の弾性に着目した計測を行った。3次元細胞システムの構造形成原理に基づく細胞同定・分離をより精緻に行うため、今年度は、細胞集団のレオロジー計測を推進し、多角的な細胞同定分離法の開発を行う。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (10件) (うち招待講演 3件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Precision of cell-to-cell variation in power-law rheology characterized by atomic force microscopy2015

    • 著者名/発表者名
      P.G. Cai, T. Okajima
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 54 ページ: 037001

    • DOI

      oi:10.7567/JJAP.54.037001

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 細胞の物理学:走査プローブ顕微鏡によるアプローチ2015

    • 著者名/発表者名
      岡嶋孝治
    • 学会等名
      表面科学会東北北海道支部学術研究会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2015-03-09 – 2015-03-10
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞レオロジーの時間変動と空間分布:原子間力顕微鏡測定2014

    • 著者名/発表者名
      岡嶋孝治、蔡萍根、高橋亮輔、繁富(栗林)香織
    • 学会等名
      バイオオプティクス研究会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2014-12-05 – 2014-12-06
    • 招待講演
  • [学会発表] Atomic force microscopy for mapping mechanical property of whole cell assembly2014

    • 著者名/発表者名
      R. Tanaka*, J. Kikkawa, Y. Fujii, K. Kuribayashi-Shigetomi, A. Subagyo, K. Sueoka, T. Okajima
    • 学会等名
      25th 2014 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
    • 発表場所
      Nagoya
    • 年月日
      2014-11-09 – 2014-11-12
  • [学会発表] Quantitative rheological measurements of confluent cell using atomic force microscopy2014

    • 著者名/発表者名
      R. Takahashi*, K. Kuribayashi-Shigetomi, A. Subagyo, K. Sueoka, T. Okajima
    • 学会等名
      25th 2014 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
    • 発表場所
      Nagoya
    • 年月日
      2014-11-09 – 2014-11-12
  • [学会発表] 原子間力顕微鏡による細胞レオロジー測定2014

    • 著者名/発表者名
      岡嶋孝治
    • 学会等名
      第34回表面科学学術講演会
    • 発表場所
      島根
    • 年月日
      2014-11-06 – 2014-11-08
    • 招待講演
  • [学会発表] 多重周波数モジュレーション原子間力顕微鏡:単一細胞レオロジーの高速測定2014

    • 著者名/発表者名
      高橋亮輔*,繁富(栗林)香織、スバギョ・アグス,末岡和久,岡嶋孝治
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
  • [学会発表] 原子間力顕微鏡によるマウス顎下腺組織の弾性率マッピング測定2014

    • 著者名/発表者名
      中村光宏*,藤井裕紀,武田宏明,松本卓也,岡嶋孝治
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
  • [学会発表] 単層上皮細胞シートの複素弾性率の空間分布:原子間力顕微鏡測定2014

    • 著者名/発表者名
      藤井裕紀*,越智勇貴,岡嶋孝治
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
  • [学会発表] 細胞シート延伸における細胞核変形量の測定2014

    • 著者名/発表者名
      大西恒太*,土屋雅博,岡嶋孝治
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
  • [学会発表] 原子間力顕微鏡による単層上皮細胞の粘弾性の空間不均一性2014

    • 著者名/発表者名
      藤井裕紀*,越智勇貴,岡嶋孝治
    • 学会等名
      第66回日本細胞生物学会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2014-06-11 – 2014-06-13
  • [図書] 三次元ティッシュエンジニアリング~細胞の培養・操作・組織化から品質管理、脱細胞化まで~2015

    • 著者名/発表者名
      岡嶋孝治(分担)
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      株式会社NTS
  • [産業財産権] 細胞の複素弾性率の計測方法および計測システム2014

    • 発明者名
      岡嶋孝治、高橋亮輔
    • 権利者名
      岡嶋孝治、高橋亮輔
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2014-136721
    • 出願年月日
      2014-07-02

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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