マイクロ曲面デバイスで切り拓く細胞の立体形状認識機構のメカノバイオロジー

利用微弯曲装置开发的细胞形状识别机制的力学生物学

基本信息

批准号：
18H05963
负责人：
山下忠紘
金额：
$ 1.91万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-08-24 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18H05963/
关键词：
曲率マイクロデバイス血管平滑筋細胞メカノバイオロジー

项目摘要

本研究は、直径数百μmの制御されたマイクロ曲面上で細胞・組織を培養する新しいプラットフォームを開発し、曲率-細胞張力-接着力からなる細胞接着界面の力学バランスが三次元組織の形態・機能に与える影響を世界で初めて定量解析することを目的とし、これを実現するために細胞培養面の曲率を操作できる新しい細胞培養系の構築に取り組んだ。具体的に、シリコンゴム製の薄膜を加工し、その上で細胞を培養することができる培養チャンバーを製作した。また、光硬化性樹脂とフォトリソグラフ法を用い、長方形(幅500μm, 長さ8mm)や円形の貫通孔(直径500μm)を複数持つマイクロスリットを製作した。さらに、アクリル板を切削し、ガラス板と圧力コントローラー・ダンピングチャンバー・真空ポンプを接続することで減圧装置を製作した。これらの部品を組み合わせ、空気圧により細胞培養面の曲率を操作し、その様子を顕微鏡下で観察可能な新しい培養デバイスのプロトタイプを製作した。このデバイスは細胞培養面の曲率を0-3/mmの範囲で制御可能であり、培養環境下で細胞培養面の曲率を操作し、その応答を観察することに成功した。これまで多くの先行研究が、平面上で細胞の接着領域を制限することで二次元形状に対する応答を観察してきたのに対し、本研究は細胞接着面の曲率という立体的なパラメーターに着目する点で新しい。立体面で細胞を培養し、培養環境下で曲率の大きさや向きを操作可能な本デバイスは、今後曲率操作の範囲や時間応答性、培養操作のスループットを向上することでこれまでにない新しい力学アッセイを実現し、細胞の力学応答や形状認識メカニズムの解明に貢献するものと期待される。

这项研究开发了一个新的平台，用于在受控的微曲面上培养细胞和组织，直径为几百μM，旨在定量分析细胞粘附界面的动态平衡的影响，该细胞粘附界面的动态平衡的影响是曲率细胞张力 - 粘附力包括由三维组织的构建培养的培养物，以实现该培养的培养，以使我们能够实现培养的培养，从而构建了一个新的培养物，以实现培养的培养，以实现培养的培养物，以实现策略的培养，以实现策略的培养，以实现策略的培养。表面。具体而言，加工了由硅橡胶制成的薄膜，并产生了一个可以在其上培养细胞的培养箱。另外，使用光策划的树脂和光刻图用于制造具有多个矩形（宽度为500μm，长度为8 mm）或圆形孔（直径为500μm）的微孔。此外，切开丙烯酸板，并将玻璃板连接到压力控制器，阻尼室和真空泵以制造减压装置。将这些成分组合在一起，并通过气压操纵细胞培养表面的曲率，并在显微镜下观察到新的培养装置的原型。该设备可以在0-3/mm的范围内控制细胞培养表面的曲率，并能够在培养环境下操纵细胞培养表面的曲率并观察响应。尽管许多先前的研究已经通过限制了平面上的细胞的粘附区域观察到对二维形状的反应，但该研究是新的，因为它的重点是3D参数，即细胞粘附表面的曲率。该设备允许细胞在三维平面上进行培养并操纵培养环境中的曲率大小和方向，预计将通过改善曲率操作，时间响应，培养操作的吞吐量，并促进细胞机械响应和形状识别机制来实现新的，前所未有的机械测定。