マトリクス場の物性変動によるES細胞の増殖・分化制御と再生医工学的展開

通过改变基质场物理性质控制ES细胞的增殖和分化及再生医学工程的发展

基本信息

批准号：
16700352
负责人：
原田伊知郎
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は細胞の足場ECMを自在に伸縮させることで、細胞のサイトカイン等の各種液性因子に対する応答性のスイッチング制御に迫ることであり、交付期間中に以下のことを目標として次の研究を進めてきた。それらは、1.機械的に収縮・膨潤して細胞骨格・形態を可変する培養基質ゲルの設計、2.原子間力顕微鏡イメージングによって、細胞の膜物性計測、3.変動した膜物性と液性因子、特に各種サイトカインに対する細胞の応答性の解析、であり、細胞は細胞が接着している足場の力学的変動によって細胞骨格の再構築を行い、増殖因子などの液性因子からの応答性を変動させている可能性について検討することであった。1としては温度応答性ゲルとしてN-isopropylacrylamide(NIPA)ゲルを利用することで細胞に力学的刺激を加える系を確立した。本培養系では、力学的刺激を加えた細胞の形態変化を顕微鏡下で観察しつつ、さらに細胞のシグナル伝達挙動を生化学的実験によって検証することが可能であった。その結果、細胞を等方的に伸張させることで形態変化、それに伴うArkのリン酸化が起こることが確認された。また、2においては検出系にファイバープローブを用いるに至らなかったが、細胞と足場の力学的相互作用の追従可熊な培養基質の作製に成功し、細胞の弾性挙動もAFMと併用することで解析することが可能であることを確認した。3については、液性因子として上皮細胞増殖因子(EGF)を用いることで膜弾性の挙動を追従することを試みたが液性因子をそのまま添加することでは膜弾性率の局所的な変動が追従できなかったため、EGFを直径2μmのラテックスビーズに固定化し、細胞へ局所的に刺激する方法論を確立することに成功した。

这项研究的目的是自由扩展和收缩细胞支架ECM，以实现细胞对细胞因子等各种体液因子反应的切换控制。在资助期间，我们的目标是：我一直在进行研究。这些是：1. 设计一种机械收缩和膨胀以改变细胞骨架和形态的培养基质凝胶，2. 使用原子力显微镜成像测量细胞膜特性，以及 3. 改变膜特性和流体特性这是一项分析。细胞对因子，特别是各种细胞因子的反应性，通过其附着的支架的机械波动来重建其细胞骨架，并增加其对体液因子（例如生长因子）的反应性。改变。首先，我们建立了一个系统，使用 N-异丙基丙烯酰胺 (NIPA) 凝胶作为温度响应凝胶对细胞施加机械刺激。在该培养体系中，可以在机械刺激下在显微镜下观察细胞形态变化，并通过生化实验进一步验证细胞信号转导行为。结果证实，细胞的各向同性拉伸会导致形态变化和相关的 Ark 磷酸化。此外，虽然我们无法在2中的检测系统中使用光纤探针，但我们成功地创建了一种可以跟踪细胞和支架之间机械相互作用的培养基质，并通过使用AFM结合细胞的弹性行为我们确认是可以分析的。关于3，我们试图通过使用表皮生长因子（EGF）作为体液因子来追踪膜弹性的行为，但是直接添加体液因子不允许膜弹性模量的局部波动，因为这是不可能的，他们将EGF固定在直径2μm的乳胶珠上，并成功建立了局部刺激细胞的方法。