マトリックスデバイスによる細胞骨格の力学バランス計測と細胞機能制御

使用矩阵装置测量细胞骨架的机械平衡并控制细胞功能

• 批准号: 18048005
• 负责人: 大橋 俊朗
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18048005/
• 关键词: 細胞力学応答; 細胞牽引力; 力学伝達経路; 微細加工技術; 細胞骨格; マイクロマシニング; ソフトリソグラフィー

細胞の力学情報伝達は細胞・組織の生理・病理に深く関わることからそのメカニズムを知ることは非常に重要であるが,力学刺激が実際に細胞内でどのように伝達されているか,またそれによって機能がどのように修飾を受けるのかに関しては未知の部分が多い.本研究では,マイクロマシニング技術により細胞底面に発生する力を直接計測できる実験系を構築し,力学刺激が細胞骨格を伝達する経路およびその大きさを定量的に求めること,さらにこの実験系により機能制御の実現可能性を探ることを目的とする.微細加工技術を用いて細胞を培養するマトリックス(細胞外基質)上にPDMSによるマイクロピラーアレイ(高さ10μm,直径3μm,マイクロピラー間ピッチ8μm)を形成し,マイクロピラーのたわみから細胞底面で発生する牽引力を計測するものである.本年度において,先端径が2〜3μm程度のガラスのマイクロピペットをマイクロマニピュレータで操作し,特定のマイクロピラーを強制的にたわませる実験を行った.その結果,たわませたマイクロピラーに接続しているストレスファイバの他端のマイクロピラーが連動してたわむ様子が観察された.すなわち,ストレスファイバを通して一つの焦点接着斑からもう一つの焦点接着斑に力学刺激が伝達されていることが明らかとなった.また,ノコダゾール処理により微小管を破壊したところ牽引力は有意に増大した.一方,微小管破壊によりストレスファイバ内のミオシン軽鎖がリン酸化されたことから,微小管は構造的に細胞内力学バランスに役割を果たしているだけでなく生化学的にもストレスファイバの収縮性に関与していることが示された.以上の通り,マイクロピラー基質を用いた実験系により,細胞内力学バランスに果たす骨格構造の役割に関して重要な知見を得ることができた.

The mechanical information of cells is very important for the physiological and pathological changes of cells and tissues, and the mechanical stimulation is very important for the intracellular changes. This study aims to construct a system for direct measurement of the forces generated at the cell bottom surface, to quantitatively evaluate the mechanisms for mechanical stimulation of the cell skeleton, and to explore the possibility of functional control of the system. Microfabrication technology was used to form PDMS (height 10μm, diameter 3μm, space 8μm) on cell culture medium (extracellular matrix), and measure traction force on cell bottom surface. This year, the diameter of the tip is about 2 ~ 3μm, and the specific tip diameter is about 2 ~ 3 μ m. As a result, the number of visitors to the site is increasing. The focus of the light is on the spot. The focus of the light is on the spot. The mechanical stimulus is on the spot. The traction force is intentionally increased. In one aspect, the microtubule structure is related to the intracellular mechanics of microtubule structure, and the biochemical properties of microtubule structure are related to microtubule structure. The above is an important insight into the use of cellular mechanics in the construction of bone structures.

项目成果

細胞外マトリックスの種類が細胞牽引力に及ぼす影響

细胞外基质类型对细胞牵引力的影响

• 发表时间: 2008
• 作者: Nagasaka Y.;Hihara S.;Iriki A. and Fujii N.;N. Sakamoto;理化学研究所;中村昌司;T.Ohashi;T.Ohashi;T.Ohashi;大橋俊朗;市原洋和
• 通讯作者: 市原洋和

Mechanical Role of Cytoskeletal Structures in Traction Forces of Smooth Muscle Cells Using Different Configuration of Micropillars

使用不同微柱结构的平滑肌细胞牵引力中细胞骨架结构的机械作用

• 发表时间: 2006
• 期刊: Abstract of the 5th World Congress of Biomechanics (CD-ROM)
• 作者: Nagasaka Y.;Hihara S.;Iriki A. and Fujii N.;N. Sakamoto;理化学研究所;中村昌司;T.Ohashi;T.Ohashi
• 通讯作者: T.Ohashi

Nonuniform Strain of Substrate Induces Local Development of Stress Fibers in Endothelial Cells Under Uniaxial Cyclic Stretching

单轴循环拉伸下基底的不均匀应变诱导内皮细胞中应力纤维的局部发育

• 发表时间: 2007
• 期刊: Clinical Hemorheology and Microcirculation 37
• 作者: Y. Ueki;Y. Ueki;Y. Ueki;M. Nishimura;T. Ohashi;S. Sugita;M. Nishimura;S. Sugita;T. Ohashi;S. Sugita;M. Sato;K. Ito;T. Ohashi;T. Ohashi;N. Sakamoto;T. Ohashi;G. Song;T. Ohashi;T. Ohashi;M. Sato;M. Sato;K. Ito;T. Ohashi;T. Ohashi
• 通讯作者: T. Ohashi

マイクロピラーを用いた細胞骨格の力学的役割の検討

使用微柱检查细胞骨架的机械作用

• 发表时间: 2007
• 作者: 森泰啓;小穴英廣;跡見晴幸;今中忠行;鷲津正夫;市原洋和
• 通讯作者: 市原洋和

Effect of Mechanical Environment of Focal Adhesions Remodeling of Endothelial Cells Subjected to Cyclic Stretching Using Microsubstrates

机械环境对局部粘连的影响 使用微基质进行循环拉伸的内皮细胞重塑

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of Robotics and Mechatronics Vol.19
• 作者: Nagasaka Y.;Hihara S.;Iriki A. and Fujii N.;N. Sakamoto
• 通讯作者: N. Sakamoto