2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development and applications of novel cell culture systems for quantitative and physiologically relevant evaluation of epithelial-mesenchymal transition
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15H03831
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
中西 淳 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, グループリーダー (60360608)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 細胞移動 / 上皮間葉転換 / がん / ケージド化合物 / メカノバイオロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
上皮間葉遷移（EMT）はがん細胞の悪性化のキーステップであるが，細胞移動挙動の「質的な」変化のために，その定量性・生理適合性を満たした決定的な評価系が未開発であった。本研究は，申請者が進めてきた光応答基板による細胞集団の規格化とスイッチング機能を活かしたEMT現象の定量的・ハイスループット評価系や，生体組織の力学特性やがん浸潤時の環境変化を模倣した生理適合的EMT評価系を開発することを目的としている。本年度は，EMT定量化・ハイスループット化の推進と，生体組織の化学・力学環境を模倣した評価系の開発に取り組んだ。
EMT定量化は，EMTを誘導したMDCK細胞の動きを粒子画像流速測定法で解析することで，定量化が可能であることが分かり，しかもウェスタンブロッティングで求めるより早い時点からその変化を捉えられることが分かった。
ハイスループット化の検討は，前年度に合成したベンジル基のα位を変えた新規光分解性分子を用い，基板表面にポリエチレングリコールを修飾した基板を開発した。ベンジル基の置換基が従来のメチル基のものと比べ，tert-ブチル基のものの方が，より短い時間の光照射で細胞接着性を獲得することが明らかとなり，ハイスループットなEMT評価基材の開発に成功した。
また，化学・力学特性を独立に制御可能な光応答弾性基板の開発し，細胞外マトリクスの化学・力学的環境が細胞移動挙動に与える影響を調べる方法を確立した。一例として，肝臓と腸に近い力学特性の基材（10 kPa vs. 30 kPa）を開発したところ，より硬い基材の上で細胞が速く移動することが明らかになった。さらに，10kPaの基材でのみ，一細胞と多細胞とで表面化学因子に対する感受性が異なるという興味深い結果が得られた。また，コラーゲン表面を基質とする光応答弾性基板の開発のカギとなるヘテロ二架橋性光分解性架橋剤の合成に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
数理解析により，生化学分析よりも早くEMTを定量化できることが明らかとなり，また，光分解速度を向上させた基板の開発に成功し，本研究の達成目標の半分が達成された。また，生理適合的な評価系の開発についても，化学・力学特性を独立に制御可能な光応答基材の開発も達成しており，さらにコラーゲンの光機能化のための新規分子の合成もキーとなる化合物の合成を終了している。以上より，当初の計画通りに概ね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
コラーゲン表面を基質とする光応答弾性基板の開発を強力に進め，がん浸潤時の環境変化を模倣し，その際の細胞応答の解析を行う。また，これまでの研究機関に開発に成功した光応答弾性基板を用いたメカノ薬理学の検討も行う。
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