Effects of mechanical stress on growth and differentiation of DFAT cell

机械应力对DFAT细胞生长和分化的影响

• 批准号: 21K12632
• 负责人: 片岡 則之
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Nihon University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K12632/
• 关键词: 再生医学; DFAT細胞; メカニカルストレス; 細胞増殖; 細胞分化; 再生医療; メカノバイオロジー

本研究では、患者本人から簡易に採取可能で高分化能を持つ脱分化脂肪細胞（DFAT細胞）に、培養液の流れによるせん断応力や、伸展刺激を負荷した際の増殖能、分化能を評価し、最適な力学培養条件の探索を行うことを目的としている。本研究では、流れによるせん断応力と培養基質の伸展刺激の同時負荷を可能な装置を設計・製作し、1) 流れによるせん断応力による影響、2) 培養基質の伸展刺激の影響、3)さらに、上記2つのメカニカルストレスの同時負荷の影響を解析する。研究実施２年目は、初年度作成した円形の伸展部位を持つシリコーンチャンバーによってDFAT細胞に伸展刺激を負荷し、細胞増殖に与える影響を観察した。また、単純な一軸伸展刺激を負荷し、同様に細胞増殖を観察した。その結果、円形シリコンディッシュによる多軸不均一引張刺激環境下では、刺激なしと比較して24時間で80%、48時間で370%程度の増殖能の低下が認められた。また、一軸単純引張刺激環境下では刺激なしと比較して24時間で45%、48時間ではほとんど違いが見られなかった。細胞の形状を比較すると、静置培養では面積が増大した細胞が多く見られたが、伸展刺激負荷下では、細胞の面積の増大は見られなかった。静置培養では細胞の老化が生じ、伸展刺激負荷によって細胞の老化が抑制された可能性があるDFAT細胞を、多軸不均一引張刺激と一軸単純引張刺激の2種類の伸展刺激負荷を行い、静置培養と比較して伸展刺激により細胞増殖能低下が認められた。一方、伸展刺激負荷によって細胞の老化が抑制された可能性がある。次年度以降、DFAT細胞への流れと伸展の同時負荷実験を行い、細胞増殖と分化に及ぼす影響を確認する予定である。

这项研究旨在评估培养液，增殖和分化能力的流动引起的剪切应力，并在高度分化的去分化脂肪细胞（DFAT细胞）上研究最佳的机械培养条件，这些脂肪细胞（DFAT细胞）可以很容易地从患者本人手中收集并具有很高的分化潜力。在这项研究中，我们设计和制造了一种设备，该设备允许同时负载由流量和培养底物刺激刺激引起的剪切应力，并分析了1）1）剪切应力的影响，由流动引起的剪切应力的影响，2）刺激培养底物的影响，以及3）3）上述两种机械应力的影响。在研究的第二年中，DFAT细胞通过在第一年产生的圆形延伸位点的硅酮腔室进行延伸刺激，并观察到细胞增殖的作用。此外，应用了简单的单轴延伸刺激，并以相同的方式观察到细胞增殖。结果，在使用圆形硅菜肴的多轴非均匀拉伸刺激环境中，相比，与没有刺激相比，在24小时内观察到增殖能力下降约80％，在48小时内观察到约370％。此外，在单轴简单的拉伸刺激环境中，与没有刺激相比，24小时内的45％几乎没有差异，而在48小时内，几乎没有差异。比较细胞的形状时，许多细胞在静态培养中的面积增加，但是在拉伸刺激负荷下未观察到细胞区域的增加。可能导致静态培养中细胞衰老的DFAT细胞可能被延伸刺激负荷抑制，受到两种类型的延伸刺激载荷，多用二维的异质性抗刺激刺激和单轴简单的延伸刺激，并且由于与施放培养的延伸而降低了细胞增殖能力。另一方面，延伸刺激抑制了细胞衰老。从明年开始，我们计划在DFAT细胞上同时进行流量和扩展的负载实验，以确认对细胞增殖和分化的影响。

项目成果

Analysis of F-actin fluctuation in network structure in the cell

细胞内F-肌动蛋白网络结构波动分析

• 发表时间: 2021
• 作者: Tomoteru OKA;Yasuyuki OGUMA ;Buntara Sthenly GAN;Noriyuki KATAOKA
• 通讯作者: Noriyuki KATAOKA

数値モデルを用いた細胞骨格構造体の動的解析

使用数值模型对细胞骨架结构进行动态分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 岡知輝;ガンブンタラ ステンリー;片岡則之
• 通讯作者: 片岡則之

Response of Vascular Endothelial Cells to Spatial and Temporal Shear Stress Gradients

血管内皮细胞对时空剪切应力梯度的响应

• 发表时间: 2021
• 作者: Hyu AKABANE ,Yuji Shimogonya;Noriyuki Kataoka
• 通讯作者: Noriyuki Kataoka

Real-time analysis of F-actin fluctuation in living cells with quasi super-resolution technique

准超分辨技术实时分析活细胞中F-肌动蛋白波动

• DOI: 10.1299/jbse.22-00081
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Biomechanical Science and Engineering
• 作者: Tomoteru OKA;Yasuyuki OGUMA;Noriyuki KATAOKA
• 通讯作者: Noriyuki KATAOKA

擬似的な超解像度画像解析手法を用い生細胞内F-actinネットワーク構造のゆらぎの実時間解析

利用伪超分辨率图像分析方法实时分析活细胞中F-肌动蛋白网络结构的波动

• 发表时间: 2021
• 作者: 岡 知輝;小熊 靖之;ガン ブンタラステンリー;片岡 則之
• 通讯作者: 片岡 則之