名工大,細胞の収縮力を光で評価

名古屋工業大学は,細胞が発生する収縮力を光で評価する方法を開発した(ニュースリリース)。

細胞の健康を示す指標になると考えられる細胞の収縮力を測定する代表的な方法に,かたさが既知の柔らかい基板上に細胞を播種し,基板の変形量から力を計測する「牽引力顕微鏡法」がある。しかし,この手法では基板の変形量を計測するために,基板が十分に柔らかい必要があり,生体内環境では計測が困難だった。

また,基板の変形量から力を計測するため,細胞が隣同士接着した状態では互いに逆方向に基板を引っ張り合い,力の計測が困難だった。さらに,ビーズをゲルに埋めるなど煩雑な手法が必要だった。

透明な物体内の力の状態を測る光弾性法では,複屈折物質から出射した2偏光間の位相差(リタデーション)で力の大きさを評価することができる。今回の研究では,この光弾性法を細胞に適用し,細胞の収縮力がリタデーションで評価できるかを検討した。

まず,収縮薬・弛緩薬を投与すると,リタデーションがそれぞれ増加・減少した。次に,従来法の収縮力計測法である牽引力顕微鏡法と本法のリタデーション計測を同一細胞で実施したところ,両者には有意な相関があり,個々の細胞の収縮力の大小傾向が従来法と本法で同じとなった。これにより,細胞収縮力の増減を評価できたことを示した。

また,血圧を変化させる働きがある血管平滑筋細胞の評価が可能かを調べるた結果,細胞がタンパク質の発現の種類や量を変えて性質や機能を変える,性質細胞の表現型を簡単に評価できる手法になる可能性も示した。

この収縮力評価法では,ガラス面に培養した細胞の収縮力を容易に評価できることから,血管平滑筋細胞の収縮力の変化を容易にとらえることができる。血管平滑筋細胞は,動脈硬化や高血圧,大動脈瘤部位で表現型が”合成型”であり,正常血管では”収縮型”であるとの報告から,細胞への薬効を調べるような創薬開発用ツールなどに応用されることが期待される。

また,近年では外力が生体に作用し,細胞がその外力により応答を変化させることが知られており,そのメカニズムが解明されるようになってきている。研究グループは,そのような解明のためにも有用な手法になるとしている。

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