Control of cell functions by mechanical stimulation of cell nuclei

通过细胞核的机械刺激控制细胞功能

• 批准号: 22650104
• 负责人: NAGAYAMA Kazuaki
• 金额: $ 2.11万
• 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: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22650104/
• 关键词: バイオメカニクス; 生物・生体工学; メカノトランスダクション; 細胞骨格; 細胞分裂; 微細加工技術; 力学特性; 細胞の力学応答

The purpose of this study is to elucidate the changes in the mechanical environment of cell nuclei during cell differentiation, and to establish a method to apply mechanical stimuli to intracellular nucleus directly. We found that actin cytoskeletal filaments have crucial roles in the intracellular force balance three dimensionally during cell differentiation, which control the three dimensional morphology of nucleus. We also developed a magnetic micropillar array substrate made of silicone elastomer(poly(dimethylsiloxane): PDMS). We successfully embedded iron particles into the micropillars and controlled their location in the substrate. Application of external magnetic field creates forces on the particles in the pillars, and an external force can be transferred to nuclei of cells. This technique can be utilized for direct mechanical stimulation of cell nuclei.

本研究的目的是阐明细胞分化过程中细胞核机械环境的变化，并建立直接对细胞内细胞核施加机械刺激的方法。我们发现肌动蛋白细胞骨架丝在细胞分化过程中细胞内三维力平衡中起着至关重要的作用，控制着细胞核的三维形态。我们还开发了一种由有机硅弹性体（聚二甲基硅氧烷：PDMS）制成的磁性微柱阵列基板。我们成功地将铁颗粒嵌入微柱中并控制它们在基板中的位置。施加外部磁场会对柱中的颗粒产生力，并且外力可以传递到细胞核。该技术可用于细胞核的直接机械刺激。

项目成果

On the roles of actin stress fibers on mechanical stabilization of the nucleus and intracellular DNA

肌动蛋白应力纤维对细胞核和细胞内 DNA 机械稳定的作用

• 发表时间: 2011
• 作者: Tomikawa M;Hong J;Shiotani S;Tokunaga E;Konishi K;Ieiri S;Tanoue K;Akahoshi T;Maehara Y;Hashizume M;Nagayama K
• 通讯作者: Nagayama K

細胞の力学応答解析ツールとしての磁気駆動式マイクロピラーデバイスの開発

开发磁驱动微柱装置作为分析细胞机械响应的工具

• 发表时间: 2011
• 作者: 高倉久志;古市泰郎;山田達也;岩中伸壮;岩瀬敏;増田和実;長谷川博;Tsuyoshi Kimura;長山和亮
• 通讯作者: 長山和亮

骨芽細胞様細胞の石灰化に伴う細胞核のひずみ及び内部構造の変化に関する基礎研究

成骨样细胞钙化相关细胞核应变及内部结构变化的基础研究

• 发表时间: 2011
• 作者: Nagayama K;Matsumoto T;Nagayama K;児玉文基
• 通讯作者: 児玉文基

アクチンストレスファイバのレーザ切断に伴う細泡核の変形挙動観察

激光切割肌动蛋白应力纤维引起孔核变形行为的观察

• 发表时间: 2011
• 作者: Nagayama K;Matsumoto T;Nagayama K;児玉文基;Nagayama K;Nagayama K;長山和亮
• 通讯作者: 長山和亮

In situ observation of dynamic deformation of nucleus induced with laser nano-dissection of stress fibers : Mechanical interaction between stress fibers and nucleus

原位观察应力纤维激光纳米切割引起的核动态变形：应力纤维与核之间的机械相互作用

• 发表时间: 2011
• 作者: 山田達也;古市泰郎;花井淑晃;橋本健志;高倉久志;増田和実;Tsuyoshi Kimura;Nagayama K
• 通讯作者: Nagayama K