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

基本信息

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

项目摘要

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.

了解细胞力学的机制非常重要，因为它与细胞和组织的生理学和病理学深深相关，但是关于机械刺激如何实际在细胞内传播以及它们的功能如何修饰，有许多未知的信息。在这项研究中，我们构建了一个实验系统，该系统可以使用微加工技术直接测量在细胞底部产生的力，以及机械刺激传递细胞骨架及其大小的途径。目的是定量确定使用此实验系统功能控制的可行性。 Micropillar阵列（高，直径为10μm，直径为3μm，在微骨间距之间为8μm）是由PDM在基质（细胞外基质）上形成的，其中使用微生物化技术培养细胞，并从细胞底部产生的牵引力从细胞底部产生。在今年，我们有一个微柱，尖端直径约为2-3μm。通过用微型手持剂操作clopipette来迫使特定的微柱弯曲，从而进行了实验。结果，观察到与偏转的微柱相关的应力纤维的另一端的微柱与偏转的微柱相关。换句话说，据揭示了机械刺激是通过应力纤维从一种局灶性粘附传播到另一个焦点粘附的。此外，当微管通过诺科唑处理破坏时，牵引力显着增加。另一方面，应力纤维内的肌球蛋白光链被微管磷酸化，表明微管不仅在细胞内力学平衡中起作用，而且在生化上参与了应力纤维的收缩力。如上所述，使用Micropillar底物的实验系统为骨骼结构在细胞内力学平衡中的作用提供了重要的见解。

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Abstract of the 5th World Congress of Biomechanics (CD-ROM)
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
Clinical Hemorheology and Microcirculation 37
影响因子：
0
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

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