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Active mechanical properties of three-dimensional multicellular tissues and their adaptive regulatory mechanisms.

三维多细胞组织的主动机械特性及其适应性调节机制。

基本信息

批准号：
21H01209
负责人：
奥田覚
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01209/
关键词：
生体力学材料力学試験多細胞力学メカノバイオロジー

项目摘要

多細胞から成る器官の形成過程は，ミクロな分子・細胞レベルの力発生により駆動される動的な変形過程であり，マクロな組織レベルにおいて頑強に制御されている．この力学過程の頑強性は正常な胚発生や代謝を実現し，また，その破綻は先天性奇形や腫瘍などの疾患を引き起こす．近年，器官形成の力学過程において，アクトミオシン等による分子・細胞レベルのアクティブな力発生が注目されている．特に，個々の分子・細胞の力発生は，多数の分子間・細胞間の相互作用を介して時空間的に協調し，マクロな組織の機械特性をダイナミックに変化させる．一方で，組織の機械特性の異常は，器官の発生異常や機能不全を引き起こす．そのため，頑強な器官形成では，発生過程の進行に伴う力学場の変化に応じて，マクロな組織変形がミクロな分子・細胞の動態へフィードバックされ，組織の機械特性が適応的に制御されていると考えられる．そこで本研究では，三次元多細胞組織のアクティブな機械特性とその適応的な制御機構を明らかにすることを目的とする．本年度は，昨年度に最適化された培養条件、サイズ、組成が一様な立体組織を用いて、組織の弾塑性を定量的に計測した。また，昨年度に開発した評価関数と画像解析技術を用いて、顕微鏡観察で得られた画像データから，組織や細胞の変形量を定量化した。さらに、細胞骨格を標識し、力学的な摂動下におけるアクチン細胞骨格の空間分布や時間変化を観察した．加えて，アクチン細胞骨格に関連する因子を阻害し、アクチン細胞骨格の制御が組織の弾塑性に果たす役割を明らかにした。

The formation of multicellular organs is a process in which molecules, cells and tissues are strongly controlled. The toughness of this mechanical process is not only normal, but also abnormal. In recent years, the mechanical process of organ formation has attracted much attention, such as molecular and cellular evolution. In particular, the molecular and cellular forces are generated, and most of the molecular and cellular interactions are mediated by temporal and spatial coordination, and the mechanical properties of tissues are transformed. On the one hand, abnormal mechanical properties of tissues, abnormal development of organs and incomplete function are caused by abnormal development. The development process is accompanied by the transformation of mechanical fields. The mechanical properties of tissues are controlled by the mechanical properties of tissues. This study is aimed at understanding the mechanical properties of three-dimensional multicellular tissues and their adaptive control mechanisms. This year, compared with the previous year, the optimization of culture conditions, culture medium, composition and quantitative measurement of tissue plasticity were carried out. In the past year, the development of quantitative analysis and image analysis technology has been carried out, and the quantitative analysis of tissue and cell shape has been carried out through micro-microscopy. The spatial distribution and temporal variation of cellular bone structure were observed under the dynamic conditions of cellular bone structure identification and mechanics. Add to this list the factors involved in the regulation of cellular plasticity.

项目成果

期刊论文数量（17）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

三次元多細胞組織のアクティブな機械特性とその適応的な制御機構の理解に向けて

理解三维多细胞组织的主动机械特性及其自适应控制机制

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Morono Yuki;Ito Motoo;Hoshino Tatsuhiko;Terada Takeshi;Hori Tomoyuki;Ikehara Minoru;D’Hondt Steven;Inagaki Fumio;奥田覚
通讯作者：
奥田覚

幹細胞オルガノイドの形態形成における力学フィードバック機構

干细胞类器官形态发生中的机械反馈机制