表面トポロジーによる癌細胞増殖抑制機構の解明

通过表面拓扑阐明癌细胞生长抑制机制

基本信息

批准号：
20670007
负责人：
田中賢
金额：
$ 53.33万
依托单位：
Yamagata University (2009-2011)Tohoku University (2008)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (S)
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

ナノ・マイクロパターン化表面上でがん細胞の増殖が低下するメカニズムおよび機能制御シグナルが長期間維持する仕組みの解明を行うために、電子線リソグラフィーによるトップダウン法ならびに自己組織化によるボトムアップ法の両方の手法により、様々な材質を用いてパターン化表面を作製した。パターン化表面上の細胞活性は、コントロール(ティッシュカルチャー:TC、フラットな表面:FF)と比べて低いことが分かった。TCおよびFF上で培養した細胞はトリプシン処理を行うと、すべて剥離するのに対し、パターン化表面上で培養した細胞は、基板に強固に接着しており剥離しなかった。剥離率はがん細胞の種類に依存した。発現タンパク質の解析から、トリプシン処理によるFFとパターン化表面からの剥離細胞では分裂を促進するタンパク質(Cyclin D1)が多く発現し、分裂を抑制するタンパク質(Rb)の発現は低かった。一方、トリプシン処理によりパターン化表面から剥離しなかった接着細胞ではCyclin D1が少なく、Rbが多いとことがわかった。電子顕微鏡観察より、トリプシン剥離前には細胞がパターン化表面に多く存在していたのに対し、剥離処理後にはパターン化表面の凹凸内部にのみ細胞が残っている様子が観察された。また、共焦点レーザ顕微鏡による断面観察から、パターン化表面の凹凸内部にまで潜り込み伸展している細胞が存在することがわかった。タンパク質発現の結果と顕微鏡観察の結果より、パターン化表面の凹凸内部に潜入し強く接着した細胞の増殖が抑制されている可能性があり、結果として細胞活性が抑制されているものと考えられる。以上の結果は、培養基材表面形状によりがん細胞の増殖が抑制される可能性を意味し、がん細胞増殖抑制機構の解明や体内治療デバイス開発など、がん治療に有用な基礎的な知見をもたらすものである。

为了阐明纳米和微米图案表面上癌细胞增殖减少的机制以及功能控制信号长期维持的机制，我们采用了自上而下的方法，使用电子束光刻和底部使用自组装的向上方法。这两种技术都使用多种材料产生图案化表面。发现图案表面上的细胞活性低于对照（组织培养：TC，平坦表面：FF）。当用胰蛋白酶处理时，在 TC 和 FF 上培养的细胞全部分离，而在图案表面上培养的细胞紧密粘附在基底上并且不分离。脱离率取决于癌细胞的类型。对表达蛋白的分析表明，用胰蛋白酶处理的 FF 和从图案表面分离的细胞显示出促进分裂的蛋白（细胞周期蛋白 D1）的高表达，以及抑制分裂的蛋白（Rb）的低表达。另一方面，发现通过胰蛋白酶处理未从图案化表面分离的贴壁细胞具有较少的细胞周期蛋白D1和较多的Rb。电子显微镜显示，在胰蛋白酶剥离之前，图案化表面上存在许多细胞，但剥离后，细胞仅保留在图案化表面的不规则内部。此外，使用共焦激光显微镜进行的截面观察显示，有细胞渗透并延伸到图案表面的凹凸处。从蛋白质表达和显微镜观察的结果来看，浸润到图案表面的凹凸部并牢固地附着的细胞的增殖受到抑制，其结果，细胞活性受到抑制。上述结果表明，癌细胞的生长可能取决于培养基质的表面形状而被抑制。