2019 Fiscal Year Annual Research Report
Study on the effects of the mechanical environment of the cell nucleus on the radiation resistance of cells
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17H02077
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
長山 和亮 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (10359763)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂元 尚哉 首都大学東京, システムデザイン研究科, 准教授 (20361115)
菅原 路子 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (30323041)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 細胞バイオメカニクス / メカノバイオロジー / 細胞核 / 細胞骨格 / DNA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，細胞核内外の力学的な「場」の変化が，DNAにどのように作用し，細胞の放射線耐性を生み出しているのか，そのメカニズムの解明を目指した．最終年度は，前年度までに確立した「(1)細胞への繰返伸展刺激負荷」と「(2)微細加工基板を用いた細胞核への直接的変形負荷」により，生きた細胞内のDNAの凝集を促進させながら紫外線耐性向上について詳しく検討した．(1)として，シリコーンゴムのシート上で線維芽細胞等を培養して，伸展率10%，周期数0.5Hzの繰返引張刺激を12時間負荷した．いずれの細胞でもアクチン細胞骨格が一様に再配列して発達し，細胞内の張力が静置培養群に比べて増加した．これらに紫外線を照射した後に，DNAの損傷部分をリン酸化ヒストンH2AX抗体を用いた免疫蛍光染色にて評価すると，繰返伸展刺激を負荷したいずれの細胞群でも有意にDNA損傷が抑制されることが分かった．一方で細胞張力を抑制した状態では，繰返伸展刺激を負荷してもDNA凝集やDNA切断損傷抑制が現れず，機械的刺激による紫外線由来DNA損傷の抑制効果には細胞張力が必須であることが明らかとなった． 以上の成果の一部をバイオメカニクス分野のトップジャーナルの1つであるBiomechanics and Modeling in Mechanobiology 19, 493-504, 2020 として論文発表した．(2)として，微細円柱（マイクロピラー）を配列させた培養基板を用いて細胞を培養すると，核の側面が顕著に圧縮され，DNA凝集部分で紫外線由来のDNA損傷を著しく抑制できることが分かった．複数の形状のマイクロピラー基板を用いて詳細に調べたところ，より大きく変形した細胞核ほど，紫外線を照射しても核内DNAの損傷が顕著に抑制されることなどが明らかとなった．以上の成果を論文としてまとめ，現在，投稿準備を進めている．
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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