細胞張力計測に基づく細胞の曲面形状認識・応答挙動の解析

基于细胞张力测量的细胞弯曲形状识别与响应行为分析

基本信息

批准号：
21K18041
负责人：
山下忠紘
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18041/
关键词：
メカノバイオロジー曲率血管平滑筋細胞

项目摘要

二年度目は、培養面の曲率が血管平滑筋細胞の表現型の変化に及ぼす影響を調査した。金属の切削加工とソフトリソグラフィを組み合わせ、曲率半径50μmの半球凸面を持つシリコーンゴム製基板を作製し、その上で血管平滑筋細胞を培養した。従来、血管平滑筋細胞は、収縮型と合成型の二つの表現型を可逆的に行き来すると考えられてきた。それぞれの表現型マーカーの発現量を、免疫蛍光線色および蛍光顕微鏡観察により定量的に評価した。収縮型マーカーの発現量が培養面の曲率半径の増加に伴って単調に増加したのに対し、合成型マーカーの発現量は曲率半径の増加に伴って不規則に増減した。この結果は、培養面の曲率が血管平滑筋細胞の表現型に影響を及ぼすこと、その表現型の変化は、従来知られていた収縮型と合成型の間の単純な行き来とは異なるものであることを示唆している。さらに、切削加工により滑らかな波状やトーラス状の凸面を持つシリコーンゴム製基板を作製した。これらの構造は、同じ1/4トーラス形状の繰り返しからなり、同じ基板上に異なるガウス曲率の分布を持つ。この上で培養された血管平滑筋細胞を観察したところ、個々の細胞が持つ収縮型マーカーの量は接着部の局所的なガウス曲率に依存していた。この結果は、培養面の曲率が引き起こす細胞の表現型変化は局所的なものであり、少なくとも数百μmのスケールで連結した細胞の集団的応答ではないことを示唆している。以上の結果から、培養面の曲率が血管平滑筋細胞の表現型に及ぼす影響が定量的に明らかになった。最終年度では、曲率依存的な表現型変化を引き起こす細胞内の応答メカニズムの解明に取り組む。

在第二年，我们研究了培养表面曲率对血管平滑肌细胞表型变化的影响。将金属切割和柔软的光刻组合在一起，以制备具有半球形凸表面，曲率半径为50μm，并在其中培养血管平滑肌细胞。传统上，血管平滑肌细胞被认为可逆地与两种表型相交：收缩和合成。通过免疫荧光颜色和荧光显微镜定量评估每个表型标记的表达水平。收缩标记物的表达水平随着培养表面的曲率半径的增加而单调增加，而合成标记物的表达水平随着曲率半径的增加不规则地增加。结果表明，培养表面的曲率会影响血管平滑肌细胞的表型，并且表型的变化与常规已知的收缩和合成形式之间的简单后退不同。此外，通过切割制造了具有光滑，波浪状或类似圆环的凸表面的硅胶橡胶底物。这些结构由相同的1/4圆环形状重复组成，在同一基板上具有不同的高斯曲率分布。当观察到在该部位培养的血管平滑肌细胞时，单个细胞持有的收缩标记量取决于粘附的局部高斯曲率。该结果表明，由培养表面曲率引起的细胞的表型变化是局部的，而不是至少几百μM的尺度上连接的细胞的集体反应。以上结果揭示了培养表面曲率对血管平滑肌细胞表型的影响。在最后一年，我们将努力阐明引起曲率依赖性表型变化的细胞内反应的机制。