安田 賢二 (ヤスダ ケンジ)

写真a

所属

理工学術院 先進理工学部

職名

教授

兼担 【 表示 / 非表示

  • 理工学術院   大学院先進理工学研究科

学内研究所等 【 表示 / 非表示

  • 2020年
    -
    2022年

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

学歴 【 表示 / 非表示

  •  
    -
    1992年

    早稲田大学大学院   理工学研究科   物理学及応用物理学  

  •  
    -
    1990年

    早稲田大学   理工学部   物理学科  

学位 【 表示 / 非表示

  • 早稲田大学   博士(理学)

経歴 【 表示 / 非表示

  • 2016年04月
    -
     

    早稲田大学   理工学術院   教授

  • 2006年04月
    -
    2016年03月

    東京医科歯科大学   生体材料工学研究所   教授

  • 2006年04月
    -
    2006年09月

    東京大学大学院   総合文化研究科   教授

  • 2006年04月
    -
    2006年09月

    東京大学大学院   総合文化研究科   教授

  • 1999年04月
    -
    2006年03月

    東京大学大学院   総合文化研究科   助教授(准教授)

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所属学協会 【 表示 / 非表示

  •  
     
     

    米国音響学会

  •  
     
     

    米国生物物理学会

  •  
     
     

    公益社団法人 応用物理学会

  •  
     
     

    一般社団法人 日本物理学会

  •  
     
     

    一般社団法人 日本生物物理学会

 

研究分野 【 表示 / 非表示

  • 生物物理、化学物理、ソフトマターの物理

  • ナノバイオサイエンス

  • 生物物理学

論文 【 表示 / 非表示

  • Size Distribution Analysis with On-Chip Multi-Imaging Cell Sorter for Unlabeled Identification of Circulating Tumor Cells in Blood

    Odaka Masao, Kim Hyonchol, Nakamura Yoshiyasu, Hattori Akihiro, Matsuura Kenji, Iwamura Moe, Miyagi Yohei, Yasuda Kenji

    MICROMACHINES   10 ( 2 )  2019年02月  [査読有り]

    DOI

  • On-chip spatiotemporal electrophysiological analysis of human stem cell derived cardiomyocytes enables quantitative assessment of proarrhythmia in drug development.

    Yasuda K

    Scientific Reports   8   14536  2018年09月

    DOI

  • Selective digestion of Ba2+/Ca2+ alginate gel microdroplets for single-cell handling

    Masao Odaka, Akihiro Hattori, Kenji Matsuura, Kenji Yasuda

    Japanese Journal of Applied Physics   57 ( 6 ) 06HH02-1 - 06HH02-4  2018年06月

     概要を見る

    Cells encapsuled by polymer microdroplets are an effective platform for the identification and separation of individual cells for single-cell-based analysis. However, a key challenge is to maintain and release the captured cells in the microdroplets selectively, nondestructively, and noninvasively. We developed a simple method of encapsulating cells in alginate microdroplets having different digestion characteristics. Cells were diluted with an alginate polymer of sol state and encapsulated into microdroplets with Ba2+ and Ca2+ by a spray method. When a chelating buffer was applied, alginate gel microdroplets were digested according to the difference in chelating efficiency of linkage-divalent cations
    hence, two types of alginate microdroplets were formed. Moreover, we examined the capability of the alginate gel to exchange linkage-divalent cations and found that both Ca2+ exchange in Ba-alginate microdroplets and Ba2+ exchange in Ca-alginate microdroplets occurred. These results indicate that the potential applications of a mixture of alginate microdroplets with different divalent cations control the selective digestion of microdroplets to improve the high-throughput, high-content microdroplet-based separation, analysis, or storage of single cells.

    DOI

  • Integrate and fire model with refractory period for synchronization of two cardiomyocytes

    Tatsuya Hayashi, Tetsuji Tokihiro, Hiroki Kurihara, Fumimasa Nomura, Kenji Yasuda

    JOURNAL OF THEORETICAL BIOLOGY   437   141 - 148  2018年01月  [査読有り]

     概要を見る

    We investigate an integrate and fire model for two cardiomyocytes interacting with each other. A feature of the model is to incorporate the refractory periods of the cardiomyocytes as well as the influence of firing of adjacent cells. The present model predicts that, if refractory periods of the two cells are nearly equal, the beating rhythms of the two cells always synchronize and their beating rate is tuned to the faster rate between the two cells. On the other hand, if their refractory periods significantly differ, they exhibit various kinds of harmonious beating rhythms. These results successfully explain the well known characteristics of synchronized beating of cultured cardiomyocytes. We also discuss effects of a delay time of cell-to-cell interaction, that gives further complicated phase diagrams for the beating rhythms. (C) 2017 Elsevier Ltd. All rights reserved.

    DOI

  • Community effect of cardiomyocytes in beating rhythms is determined by stable cells

    Tatsuya Hayashi, Tetsuji Tokihiro, Hiroki Kurihara, Kenji Yasuda

    SCIENTIFIC REPORTS   7 ( 1 ) 15450  2017年11月  [査読有り]

     概要を見る

    The community effect of cardiomyocytes was investigated in silico by the change in number and features of cells, as well as configurations of networks. The theoretical model was based on experimental data and accurately reproduced recently published experimental results regarding coupled cultured cardiomyocytes. We showed that the synchronised beating of two coupled cells was tuned not to the cell with a faster beating rate, but to the cell with a more stable rhythm. In a network of cardiomyocytes, a cell with low fluctuation, but not a hight frequency, became a pacemaker and stabilised the beating rhythm. Fluctuation in beating rapidly decreased with an increase in the number of cells (N), almost irrespective of the configuration of the network, and a cell comes to have natural and stable beating rhythms, even for N of approximately 10. The universality of this community effect lies in the fluctuation-dissipation theorem in statistical mechanics.

    DOI

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書籍等出版物 【 表示 / 非表示

  • Biomedical Photonics Handbook

    Kenji Yasuda( 担当: 共著)

    CRC Press  2014年07月

  • 創薬研究ツール

    安田賢二( 担当: 共著)

    メディカルドゥ  2014年02月 ISBN: 9784944157716

  • 再生医療製品の許認可と組織工学の新しい試み(監修 岩田博夫、松岡厚子、岸田晶夫)

    安田賢二( 担当: 共著)

    シーエムシー出版  2012年05月 ISBN: 9784781305837

  • ものづくり技術からみる再生医療-細胞研究・創薬・治療-(監修 田畑泰彦)

    安田賢二( 担当: 共著)

    シーエムシー出版  2011年11月 ISBN: 9784781304724

  • High Resolution Microbial Single Cell Analytics (Editer: Müller, Susann; Bley, Thomas)

    Yasuda K( 担当: 共著)

    Springer  2010年11月 ISBN: 9783642168864

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Misc 【 表示 / 非表示

  • オンチップ・セロミクステクノロジー: ソフトナノテクノロジーを用いた構成的細胞ネットワーク技術の生命科学研究,創薬支援技術から早期医療,診断応用まで

    安田 賢二, 野村 典正, 寺薗 英之, 金 賢徹, 服部 明弘

    表面科学   37 ( 5 ) 213 - 217  2016年

     概要を見る

    Technologies of analyzing epigenetic information have been developed starting from the twin complementary viewpoints of cell regulation as an ‘algebraic’ system (emphasis on temporal aspects) and as a ‘geometric’ system (emphasis on spatial aspects). Exploiting the combination of latest microfabrication technologies and measurement technologies, which we call ‘on-chip cellomics technology’, we can control and re-construct the interaction of cell-networks from ‘algebraic’ and ‘geometric’ viewpoints. In this review, our developed technologies and some results for spatial viewpoint of epigenetic information as a part of a series of cell-network-based ‘geometric’ studies of celluler systems in our research groups are summerized and reported. The knowlege and technologies acquired from these viewpoints may lead to the use of cells that fully control practical applications like cell network-based drug screening and the regeneration of organs from cells.

    DOI CiNii

  • 超常磁性カップによるサイズ選択的細胞回収

    金 賢徹, 寺薗 英之, 野村 典正, 安田 賢二

    生体材料工学研究所年報   48   30 - 35  2015年03月

  • オンチップイメージングセルソーター技術を利用した血中循環がん細胞検出法の開発

    寺薗 英之, 金 賢徹, 尾高 正朗, Girault Mathias, 野村 典正, 服部 明弘, 安田 賢二

    生体材料工学研究所年報   49   33 - 37  2015年

    CiNii

  • 【微細加工技術とバイオマテリアル】 オンチップセロミクスと微細加工技術

    安田 賢二, 野村 典正, 寺薗 英之, 金 賢徹, 服部 明弘

    バイオマテリアル-生体材料-   32 ( 4 ) 308 - 323  2014年10月

     概要を見る

    生命システムを総合的に理解するため、ゲノム情報と相補的な情報である細胞と細胞集団(ネットワーク)が持つ後天的情報の解明のために開発してきた一連の技術手法および装置システムを開発している。"細胞"は、後天的情報を保持できる最小単位であり、いままでの遺伝子情報の解明のみでは説明ができないさまざまな生化学反応の履歴を後天的情報として保持している。遺伝情報を補完する細胞の後天的情報の役割は、遺伝情報のみからでは得られない順応や集団効果プロセスを比較理解することで明らかにすることができるのである。後天的情報を理解するためのシステムの開発は、"時間的発展(順序)""空間的配置"という二つの観点で生命システムを理解するための"細胞"制御技術として開発を進めてきた。最新の微細加工技術と計測技術を組み合わせた系(筆者らはこれをオンチップセロミクス系とよんでいる)を用い、これら二つの観点から細胞やその相互作用、環境を制御し、再構成することが可能となっている。この解説では、特に後天的情報の"空間的"観点から開発した一連の技術をまとめ紹介している。この研究から得られた知見は、細胞を、創薬毒性検査や再生医療などのより具体的な応用への実現を可能にするものと考えている。(著者抄録)

  • ヒトiPS/ES等幹細胞から分化した心筋細胞を用いた不整脈予測法の開発

    野村 典正, 浜田 智代, 寺薗 英之, 金 賢徹, 服部 明弘, 安田 賢二

    生体材料工学研究所年報   47   26 - 29  2014年03月

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産業財産権 【 表示 / 非表示

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受賞 【 表示 / 非表示

  • 平成28年度特別研究員等審査会専門委員(書面担当)及び国際事業委員会書面審査員 表彰

    2017年10月   独立行政法人 日本学術振興会  

  • 平成25年度「科研費」有意義な審査意見を付した審査委員 表彰

    2013年10月   独立行政法人 日本学術振興会  

  • 日本サイトメトリー学会学術奨励賞 平成23年度Cytometry Research最優秀論文

    2012年06月   日本サイトメトリー学会   CTC計測装置技術の現状と次世代 CTC装置 技術の展望  

    受賞者: Masahito Hayashi, Hyonchol Kim, Hideyuki Terazono, Akihiko Hattori, Kenji Yasuda, Takashi Ohtsu, Yohei Miyagi, Tokuzo Arao, Kazuto Nishio

  • MNC 2009 Outstanding Paper Award

    2010年11月   応用物理学会   Non-amplified quantitative detection of nucleic acid sequences using a gold nanoparticle probe set and field emission scanning electron microscopy  

    受賞者: Hyonchol Kim, Atsushi Kira, Kenji Yasuda

  • MNC 2004 Award for Most Impressive Presentation

    2005年10月   応用物理学会   Single-Cell-Based Electrophysiological Measurement of a Topographically Controlle Neuronal Network Using Agarose Architecture with a Multi-Electrode Array  

    受賞者: Ikuro Suzuki, Yoshihiro Sugio, Yasuhiko Jimbo, Kenji Yasuda

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共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • 血中がん細胞を無染色識別する「イメージング・バイオマーカー」解析技術の開発

    研究期間:

    2017年04月
    -
    2022年03月
     

     概要を見る

    初年度に引き続き要素技術の開発を推進した。「細胞塊」をマイクロ流路系で用いる場合1細胞から巨大な細胞塊までのサイズの異なるターゲットを同時に流す事ができる流路系を用いるため、被写界深度の幅を増大させて像ぼけが起きにくい観察光学系を構築する必要があるが、ズームレンズ系と開口数の小さな対物レンズに画像処理技術を組み合わせることで必要な細胞集団の形状、細胞核の形状を同定することができるアナログ+デジタル画像処理技術を最適化することに成功した。次に、明視野像と蛍光像を同時に取得し、これをカメラの1つの受光素子で同時取得・解析するため、すでに開発・設計してきた複数の単色光明視野同時取得/比較計測技術に、新たにFPGA技術と高速デジタルカメラを組み合わせ毎秒5000個以上の細胞を実時間判別する技術の原理検討を進めた。FPGA技術には市販のNI社FPGAを組み込みフィードバック制御で細胞の流路中での流速を実時間で検出することを可能にした。さらに細胞の分離精製技術として、アルギン酸によって細胞を包むことによって細胞ごとに異なる細胞電荷に関係なく、表面のアルギン酸カプセルの電荷で安定に細胞を分取する技術の原理検討に成功した(特許出願手続き中)。またハードウエア技術の開発に並行して「細胞塊」「核状態」などの画像高速同定アルゴリズムの開発を推進し、転移がんモデル動物の血液試料を用いて「3細胞以上のクラスター」を輪郭あるいは内部の核の分布、形状などから総合的に解明、判断する技術を開発した。明視野像で得られる細胞の輪郭を画面全体で判別するのではなく、局所ごとにしきい値設定を重ね合わせて正確な「細胞(塊)」の形状を数値化する新規のアルゴリズムであり(特許出願手続き中)、従来の手法では比較解析できなかった細胞クラスター数の転移がん移植後の増加傾向や多核細胞の増加などを詳細に報告する論文の報告ができた。2年前に東京医科歯科大学から早稲田大学に転出し研究室立ち上げとあわせて研究テーマ立ち上げを行ったため、装置類のセットアップなどに時間がかかってしまったが、2018年3月(2017年度末)には、研究室内にクリーンルームも立ち上げあることができ、チップ開発を含めたマイクロ加工技術も含めた装置システムの全体的な開発が開始できるようになった。また、動物実験施設の許可も受け、今まで血中の転移がんの状態の日変化をトレースした論文はなかったが、2018年度に初めてこれを論文として公開することができた。また、装置開発も順調に進んでおり、特許出願を進めることができた。これによって2018年度は「(1)計画以上に進展している」と判断させていただいた。これまでの試作成果を踏まえ、「細胞塊」をより効率的に分析するため、新たに、粒径の違いによって連続して自動的に選別するプレ選別機構を持った微細流路を前処理として付加して、細胞塊のみに特化した計測をする計測系に改善する。この細胞塊のみが流れてくる状況での被写界深度の幅を増大させて像ぼけが起きにくい観察光学系を構築し、ズームレンズ系と開口数の小さな対物レンズ、そして画像処理技術を最適化して細胞集団の形状、細胞核の形状を同定できるアナログ+デジタル画像処理技術を完成させる。また高い時間処理能力を持った細胞形状識別技術の開発として、特に蛍光光源の入射法を工夫して、今年度成功したFPGA技術と高速デジタルカメラを組み合わせた明視野像と蛍光像の1受光素子で同時取得・解析技術の改良開発を行う。さらに細胞の分離精製技術として、アルギン酸カプセルに細胞を含ませて、アルギン酸カプセルの持つ安定した表面電荷を利用して微弱外部静電場のスイッチングで効果的に分離する技術を実用レベルまで改良する。上記、ハードウエア技術の開発に並行して、システムのソフトウエア技術開発である「細胞塊」「核状態」などの高速同定アルゴリズム(「イメージング・バイオマーカー」抽出技術)の開発をアルギン酸カプセル中の細胞判別技術に発展させて推進する。アルギン酸カプセル中の明視野像で得られる細胞の輪郭は、水中と同様に、その輝度に分布があるため既存の自動しきい値による切り出しを行うと周囲形状が欠損する可能性があるため、今年度開発に成功した局所でのしきい値設定を重ね合わせて、正確な「細胞(塊)」の形状の数値化する新規のアルゴリズムを最適化する。また、核の空間分布から、分裂細胞の核形状であるのか、多核細胞であるのか、細胞集団であるのかを識別するアルゴリズムの開発なども引き続き推進する

  • 遺伝子ハンドリング技術を用いた単一細胞内調節タンパク質の機能解析法の開発

     概要を見る

    DNAの固定化と選択的回収法(DNAチップの開発):クロム基盤上へのDNA固定化法と、赤外レーザー照射・温度パルス法による選択的な回収法を確立し、その方法の詳細を論文として公表した。これはDNAチップの一つの形態である。Caged DNA合成の試み:DNA塩基のアミノ基を(4,5-dimethoxy-2-nltrobenzyl bromide(DMNBB)で化学修飾し、DNAの複製機能を一旦失活させ、それを紫外線マイクロフラッシュ法によって再活性化するという方針でCaged DNAの合成を試みた。一時はPCR法によって確認できたと思われたが、再現性に問題があり、DNA塩基のアミノが化学修飾に対して活性が高くないと結論した。さらに、Caged遺伝子を調製したという論文が発表されたので、我々は方針を転換し、新手法の開発に力を入れた。GFP-アクチンの心筋培養細胞内発現:ニワトリの未分化筋芽細胞・マウス筋芽細胞株C2C12へ、蛍光タンパク質GFPをfusionしたアクチンのプラスミドを導入すること、そしてその未分化細胞を筋管へと分化させることを試みた。その過程でGFP-アクチンが筋収縮系に組み込まれることを示唆する画像を、共焦点蛍光顕微鏡観察によって得た。アクチンフィラメントのストレスセンサー応用:アクチンフィラメントに加わる張力を蛍光画像化し、アクチンフィラメントをストレスセンサーとして利用するための方法を開発しようと、幾つかの試みをした。特殊なGFP-アクチンを発現させたが、単一フィラメントの特性解析には至らなかった。ケモカインリセプターの1分子画像化:細胞表面でケモカインリセプターを1分子蛍光画像化し、ケモカイシ結合に伴う走化性と、レセプターの集合性や運動性を顕微鏡解析した。リセプターはリガンド結合に関わらず2量(数量)体を形成することが明らかになった(論文準備中)

  • 細胞内における調節タンパク質機能解析のためのmRNA発現制御技術の検討

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    Caged遺伝子の合成:Caged mRNAを作成するための第一段階として、Caged DNAの調製を試みた。すなわち、DNA塩基のアミノ基を化学修飾(Cage化)することによって複製機能を失活し、紫外光照射によってCageを外して再活性化させることのできる不活性化DNAを合成した。その結果、光照射によって複製機能がある程度再生可能であることを、PCR法を用いて確認した。細胞操作と共焦点顕微鏡観察:心筋細胞培養系での自動拍動現象におけるCaイオンの時空間パターン(Ca wave)を、Ca感受性蛍光色素を細胞内に導入することによってビデオレートで蛍光共焦点顕微観察・記録することができた。この細胞実験系は、Caged遺伝子を導入のために不可欠のものである。遺伝子の固定化と選択回収技術:DNA多成分同時分取法を確立する目的で、近赤外レーザー光を用いてチップ上の局所領域のみを加熱変性し、特定のDNA断片を回収することのできるDNAチップの基本実験を行った。6nmの厚さにクロム蒸着したガラス基板上にDNAプローブを固定し、蛍光ラベルした試料DNAプローブを流して蛍光観察したところ、試料DNAプローブが均質に付着していた。そこで、このクロム蒸着面に近赤外レーザー集束光を顕微鏡下で照射して局所加熱し、μmオーダーの空間分解能でDNAを熱変性したところ、局所分離することに成功した。解離したDNAはPCR増幅することができ、また残った固定DNAの方も、変性することなく可逆的に試料DNAを再結合した。また基板の蒸着クロムを面電極としてDNAを基板表面に誘導することができた。さらに、試料DNAが特定の領域としか結合しないこと、特定の領域のDNAのみを回収できることを確認した。以上3つの技術を実現したことによって、本研究課題を推進するための第一歩を踏み出すことができたと考える

  • 複雑系としての生命システムの解析

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    要素とシステムの相互関係を理解するための複雑系生命科学を構成的生物学実験と力学系理論に基づいてたちあげ発展させた。(1)複製系の構築と情報の起源:試験管内の自律的な複製系の構築。一方で少数分子成分が複製系の遺伝をになう原理を定式化、実験で確認。(2)複製細胞系の構築i リポソームがくりかえし自己増殖する系を構築、ダイナミクスを追跡。ii リポソーム内でのRNA複製、翻訳、また膜上でのDNAハイブリダイゼーションに成功。iii 再帰的複製系では、各成分の量とその順位の間に一般に逆比例の関係がある等の統計則を理論的に発見。実際の遺伝子発現で普遍的にみたされていることを検証。(3)発生の構築i 外部からアクチビンなどの濃度を制御して、カエルの未分化細胞からほぼすべての臓器を構築。発生過程の順序をとばして正常な組織ができるjump-over現象や細胞数のcommyunity効果を発見。更に構築した心臓や眼を生体内に移植し正常に機能することを確認。ii 相互作用力学系理論にもとづいて、細胞分化の一般的機構を提唱し、発生の安定性と分化の不可逆性、位置情報生成を説明。(4)進化の構築i 表現型の揺らぎと遺伝子の進化速度との比例の理論を提唱、大腸菌の進化実験で確認。ii 相互作用による表現型分化が遺伝型の進化を促すという同所的種分化の機構を提案、発生と進化の関係を与える。大腸菌の進化実験で多様化における相互作用の重要性を確認。iii 大腸菌の粘菌の共生体を構築、その過程を遺伝子発現の変化で追跡。(5)構成的生物学実験の一般的方法論・技術の確立:マイクロ加工技術を応用した1細胞長期培養観測装置系、オンチップセルソーターの開

  • マイクロファブリケーションを用いた単一細胞実時間解析

     概要を見る

    研究代表者(安田)はH11年度に(株)日立製作所より現職に転出して、新たに研究室を立ち上げ、H12年度「ゲノム生物学」の上記予算配分を利用することで、本提案にもある上記研究を開始した。本研究は以下に述べる3つのステージからなると考えている。すなわち、1)細胞を1細胞単位で隔離し連続培養観察できる装置系の開発、2)隔離した1細胞のDNA・mRNAを回収・分析して遺伝子多型解析・mRNA発現定量解析技術の開発、3)実際にモデル細胞(大腸菌を検討)を用いた細胞機能と遺伝子多型、mRNA発現量との関係の計測である。H12年度は、上記1)の「1細胞連続培養観察装置系」を開発した。装置は、スライドガラスに径30ミクロン程度の穴をマイクロ加工技術で掘り、この中に大腸菌を1匹閉じ込めた後、半透膜で上面をシール(ガラスと半透膜とはビオチン・アビジン結合で接着)したもので、さらにこの半透膜の上に培養液還流槽を設けることで、一定の培養溶液条件下での1細胞の活動を連続で顕微鏡観察できるものである。さらに光ピンセットと組み合わせることで特定の細胞を選択することも可能である。実際、本装置を用いることで、大腸菌1細胞の成長(伸長)速度、分裂周期を測定したり、細胞数を増やして相互衝突することが成長・細胞分裂にどのような影響をもたらすか、単離した1細胞が分裂してできた子細胞と親細胞との成長速度・分裂周期の違いなど従来の測定では計測できなかった1細胞の振る舞いを測定し、同一の遺伝子を持つ細胞相互の機能の違い等も測定できるようになった(論文2報投稿中)

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講演・口頭発表等 【 表示 / 非表示

  • Development of sprouting vascular endothelial cell collection method using flexible design of Matrigel for expression analysis

    Yuki Yamanaka, Kento Iida, Ryuji Takano, Hiromichi Hashimoto, Masao Odaka, Akihiro Hattori, Kenji Matsuura, Kenji Yasuda

    第56回日本生物物理学会年会   (岡山) 

    発表年月: 2018年09月

  • Selective digestion of Ba2+/Ca2+ alginate microdroplets for single-cell-analysis

    Masao Odaka, Moe Iwamura, Ayako Kawai, Akihiro Hattori, Kenji Matsuura, Kenji Yasuda

    第56回日本生物物理学会年会   (岡山) 

    発表年月: 2018年09月

  • Development of size filtration-imaging cell sorter for real time selective collection of circulating tumor cells (CTCs) in blood

    Moe Iwamura, Kenji Matsuura, Ayako Kawai, Masao Odaka, Akihiro Hattori, Kenji Yasuda

    第56回日本生物物理学会年会   (岡山) 

    発表年月: 2018年09月

  • Quantitative evaluation of preciseness in design copy in microfabrication procedures of circulating tumor cell cluster size-filtration

    Ayako Kawai, Moe Iwamura, kenji Matsuura, Akihiro Hattori, Masao Odaka, Kenji Yasuda

    第56回日本生物物理学会年会   (岡山) 

    発表年月: 2018年09月

  • Development of a method to track conductions in cardiomyocyte network with a multi-electrode system

    Kazufumi Sakamoto, Natsuki Seki, Shota Aoki, Naoki Takahashi, Masao Odaka, Kenji Matsuura, Akihiro Hattori, Kenji Yasuda

    第56回日本生物物理学会年会   (岡山) 

    発表年月: 2018年09月

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特定課題研究 【 表示 / 非表示

  • マクロファージの多点連続刺激の細胞内での情報処理機構の解明

    2020年  

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    Zipper model explained the driving mechanism of the engulfment procedure and its specific identification of antigens during phagocytosis in macrophages. To confirm the ability and limitation of this Zipper model in the critical conditions, we observed the phagocytosis after reached to the maximum engulfment capacity and the phagocytosis of the clusters of the IgG-coated and non-coated polystyrene sphere mixtures. We tracked the progression of membrane engulfing the IgG-coated polystyrene beads and IgG-coated microneedles. For the cluster engulfment, we recorded the time course of the cluster of different size IgG-coated/non-coated polystyrene spheres to confirm their strict selection of target antigens from the mixture cluster. The results showed that the irregular membrane backtracking as the reverse phenomenon of engulfment was observed after macrophages reached the maximum engulfment capacity. When the selective engulfment of IgG-coated polystyrene spheres from the mixtures cluster was not always successful, and sometimes, non-coated polystyrene spheres were caught into the cell body accompany with engulfment of the IgG-coated polystyrene sphere part of the cluster. In contrast, no membrane backtracking was observed during the engulfment of clusters. These results indicate that the mechanism of engulfment should imply the function of regurgitation for their survival and its recovery.

  • マクロファージの多点連続刺激の細胞内での情報処理機構の解明

    2019年  

     概要を見る

    本課題研究では、マクロファージの自他認識と貪食応答の機構を、従来の細胞膜の局所での分子レベルでの刺激応答という観点から細胞の情報処理の機構の解明という新しい観点での研究を推進した。光ピンセット、メカニカルマイクロマニピュレーターを用いて、マクロファージの特定の1点あるいは特定の複数点に連続してオプソニン化したPM2.5粒子の貪食を繰り返し行ったところ、一定の細胞膜の貪食応答が進んだところで他の領域の応答性はブロックされて他の抗原には応答を開始しないことが確認された。この結果は、貪食現象が単なる細胞膜の局所応答機構のみでは説明できるものではないことが示唆された。

  • オンチップ心筋細胞ネットワーク計測系を用いた拍動同期現象の集団効果の解明

    2018年  

     概要を見る

    本課題研究では、まず心筋細胞が集団化した時の「集団としての拍動状態」を、この集団を構成する各細胞の振る舞い、協同性や互いの興奮伝導などの状態と比較して「集団の表現型」が創り出される原理の解明を目指した。まず孤立培養したマウス初代心筋細胞、ヒトiPS細胞由来心筋細胞、ヒトES細胞由来心筋細胞の各細胞の拍動周期と拍動の安定性の分布と、これらの細胞が集団(クラスター)となった時の拍動の特性を比較し、細胞集団(クラスター)の拍動周期は、最も早い孤立心筋細胞の拍動周期より遅くなり、また、拍動周期の安定性は改善した。これは従来、基盤と考えられていたOverdrive Suppression仮説に反するものであり新規の発見であった。

  • マクロファージの多点刺激の情報処理機構の解明

    2018年  

     概要を見る

    本課題研究では、マクロファージの自他認識と貪食応答の機構を、従来の細胞膜の局所での応答、という観点ではなく「細胞全体としてどのように応答を選択するのか。また、受けた刺激は細胞に履歴を残すのか。」という、細胞の複数情報処理についての素朴な疑問として解明を目指した。ここでは、実際に、光ピンセット、あるいは、メカニカルマイクロマニピュレーターを用いて、マクロファージの特定の1点に連続して貪食を繰り返させることで、貪食がどのような変化をするのかを測定した。その結果は、貪食現象が単なる細胞膜の局所応答機構のみでは説明できるものではなく、従来の報告にはない細胞全体としての情報共有機構の存在を示唆するものであった。

  • マクロファージの多点刺激の情報処理機構の解明

    2017年  

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    本課題研究では、「細胞が複数の競合する同種(貪食)刺激を受けたら、細胞全体としてどのように応答を選択するのか。また、受けた刺激は細胞に履歴を残すのか。」という、細胞の複数情報処理についての素朴な疑問を、マクロファージの貪食という自他認識・判断能力が顕著で、かつ、応答が貪食という行為で容易に判別できる系をモデルとして選び解明を目指した。個々の細胞に直接触って、その細胞膜表面への力学刺激量を一定にしたところでの細胞応答の定量計測・制御・操作可能なマイクロ力学マニピュレーション技術を利用し、免疫1細胞の多点刺激に対する細胞レベルの応答を時空間的観点から機能解明することを目指した。その結果 (1)新しい多点定量力学刺激・細胞応答計測技術の開発、および(2)1細胞への競合する複数刺激情報入力時の細胞内情報処理・応答のダイナミクス解明を推進することができた。

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