Morphogenesis-based Manufacturing: Construction of optimal structures based on mechanical response of cells

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Ａ．組織に作用する力の分布を細胞レベルで明らかにする手法の開発：昨年度確立したゲノムレベルでFRET型張力センサを発現するひずみゲージ細胞を組織に注入し，ひずみゲージとしする方法を検討した．マウスの胸大動脈組織に細胞を注入して細胞配向の変化を調べた．細胞は細胞注入後数日で一旦，既存細胞と同じ円周方向を向いたが，培養７日目では円周方向と半径方向に２極化した．ラット胸大動脈壁を用いた昨年の実験とは，一旦，既存細胞と同じ向きに配向する点は同じであったが，培養７日目にランダムな方向に戻る点が違っていた．種の違いの影響があるのかも知れない．Ｂ１．幼若骨組織への力学負荷による力学的最適構造の自発的創成：ピクロシリウスレッド染色組織を偏光顕微鏡観察してコラーゲンのTypeIとTypeIIIを区別した．引張によりTypeIコラーゲンの減少が抑制，TypeIIIの増加が抑制されることが判った．また，引張の影響はMode1石灰化領域よりも，Mode2石灰化領域のほうで大きいことが判った．また，TypeIIIに比べTypeIコラーゲンの割合が高いところの方が石灰化領域の増加が大きいことが判った．コラーゲンTypeIと石灰化に深い関係があることが示唆された．Ｂ２．骨単位構造形成原因の探索：機械加工で作成した円錐状の型を利用して円錐内面を作製した．この面では細胞は円周方向に優位に動いたが，加工痕に沿って動いた可能性が否定できない．今後，加工痕の無い面を作る方向を開発し調べる必要がある．Ｃ．珪藻の被殻形態形成に及ぼす力学刺激の影響の検討：PDMOを利用した形態形成過程の観察，形成された被殻のSEM観察などを通じて，被殻形成過程を詳細に調べた．その結果，Aulacoseiraの被殻は厚く硬そうな内側の被殻と薄く柔らかそうな外側の被殻の2層からなり，両者が滑り合う形で伸長することが判った．