機能的組織構築を目指した培養基板力学特性の空間分布操作による細胞挙動制御

通过操纵培养基质机械性能的空间分布来控制细胞行为，以构建功能组织

• 批准号: 21650109
• 负责人: 松本 健郎
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21650109/
• 关键词: バイオメカニクス; 力学解析; 細胞・組織; 力学応答; 生物・生体工学; 機構材料・材料化学; 再生医工学

培養基板の力学特性の空間分布を操作することで細胞の機能や配向をどこまで制御できるか,その可能性を追求するため,表面の薄層のみ力学特性が異なる基板を用いた細胞の基板力学特性検知機構の解明,弾性率が場所により異なる基板を用いた細胞分離,力学的異方性を有する基板を用いた細胞配向制御を進めることを目的として2年間の研究を進めた.研究後半の本年度は,まず,面内で弾性率が変化する基板の作製を行ない,その上での細胞挙動を調べた.既報(Wong et al.Langmuir,2003)を参考にアクリルアミド溶液に光重合開始剤を加え,適当なマスクを当てつつ紫外線照射してゲル化させることで,弾性率が徐々に変化する基板を作製した.弾性率の範囲は既報(Engler et al.Cell,2006)を参考に幹細胞が筋細胞から骨芽細胞に分化する基盤弾性率の範囲である10-50kPaとした.また,基盤弾性率が20kPa違うと別の細胞に分化すると言う報告から,細胞は5kPa程度の弾性率の差を感知できると予想し,細胞長を100μmとした時にその両端で5kPaの弾性率差が生じるように,50kPa/mmの弾性率勾配を持たせることとした.レーザプリンタを用いて適当なグレーレベルのマスクを作製することで,弾性率範囲20～75kPa,弾性率勾配50kPa/mmのゲルの作製ができるようになった.次に作製した基板上で腫瘍由来の血管内皮細胞UV♀2を培養し,その挙動を観察した.その結果,細胞は50kPa付近を境として,より硬い側あるいは柔らかい側に移動する傾向があること,また,硬い領域では細胞が弾性率勾配と直交する方向に動く傾向のあることが観察された.しかし,減光マスクのグレーレベルに応じた微細なパターンがゲル弾性率にそのまま転写され,これが細胞挙動に影響している可能性も否定できず,この点の確認が課題として残された.

The spatial distribution of mechanical properties of culture medium plate is manipulated to determine the functional orientation of cells, the control mechanism, and the possibility of pursuing the mechanical properties of thin layers on the surface. The anisotropy of mechanics can be used as a substrate and cell alignment control can be advanced. This is the purpose of two years of research. In the second half of the year, the study showed that the in-plane conductivity was changed, the substrate was operated, and the cell movement was modulated. It has been reported (Wong et al. Langmuir, 2003) that the substrate is prepared by increasing the photo-registration starting agent of the solution, and appropriately increasing the UV irradiation time. Cell, 2006). For reference, the basal cell differentiation rate of stem cells from muscle cells to bone bud cells ranges from 10 kPa to 50kPa. The cell differentiation rate of the basal cell was 20kPa. The cell differentiation rate of the basal cell was 5kPa. The cell differentiation rate of the basal cell was 5kPa. The cell differentiation rate of the basal cell was 50kPa. For example, the temperature range of the catalyst is 20~75kPa, and the temperature range of the catalyst is 50kPa/mm. The vascular endothelial cells from which the tumor originated were cultured on the substrate. As a result, the cells tend to move closer to the 50kPa boundary than to the soft boundary, and the cells tend to move closer to the 50 kPa boundary than to the soft boundary. In addition, the possibility of cell motion influence is denied, and the problem is identified.

项目成果

Heartbeat regulates cardiogenesis by suppressing retinoic acid signaling via expression of miR-143

• DOI: 10.1016/j.mod.2010.09.002
• 发表时间: 2011-02
• 期刊: Mechanisms of Development
• 影响因子: 2.6
• 作者: K. Miyasaka;Yasuyuki S. Kida;Toshihiro Banjo;Y. Ueki;K. Nagayama;Takeo Matsumoto;Masaaki Sato;T. Ogura

軟試料弾性率の深さ方向分布計測装置

软质样品弹性模量深度分布测量装置

• 发表时间: 2009

生命を探る新たな視点:バイオメカニクス

探索生命的新视角：生物力学

• 发表时间: 2010
• 作者: Nishijo M.;Pham T.T.;Nguyen T.N.;Maruzen S.;Nishijo H.;Tran H.A.;Hoang V.L.;Kido T.;Naganuma R.;Ngyen M.H.;Le K.S.;Shoko Kinouchi;松本健郎
• 通讯作者: 松本健郎

Basic Study on Sensing Mechanism of Substrate Elasticity by Cells

细胞感知基质弹性机制的基础研究

• 发表时间: 2009
• 作者: 後藤;森口;高山;小谷;神保;古川克子;Miyasaka K;Matsumoto T;松本健郎;松井則裕
• 通讯作者: 松井則裕