Haga Hisashi

Faculty of Advanced Life Science Advanced Transdisciplinary Science Cellular Dynamics ScienceProfessor
Research Institute for Electronic Science Research Center of Mathematics for Social CreativityProfessor
Last Updated :2025/06/07

■Researcher basic information

Degree

  • Ph.D., Science, Hokkaido University

Researchmap personal page

Researcher number

  • 00292045

Research Keyword

  • 走査型プローブ顕微鏡
  • 上皮細胞
  • コラーゲンゲル
  • 細胞運動
  • 集団運動
  • 細胞培養
  • 結合組織
  • 組織形成
  • 接着構造
  • ゲル基質
  • メカノセンス
  • 細胞
  • 放射線治療
  • Radiotherapy
  • 粘弾性
  • カンチレバー
  • 放射線
  • 力学的メモリー効果
  • 表面粘性
  • 表面剛性
  • 細胞形態
  • TGFB-1
  • リン酸化
  • radiation
  • irradiation
  • 放射線感受性
  • 細胞生物学
  • 生物物理学
  • Biological Physics
  • Cell Biology

Research Field

  • Life sciences, Tumor biology
  • Life sciences, Morphology, anatomy
  • Natural sciences, Bio-, chemical, and soft-matter physics
  • Life sciences, Cell biology
  • Life sciences, Biophysics

Educational Organization

■Career

Career

  • Apr. 2023 - Present
    北海道大学 大学院先端生命科学研究院 研究院長
  • May 2013 - Present
    Hokkaido University, Faculty of Advanced Life Science, 教授
  • 2010 - 2013
    - 北海道大学 大学院先端生命科学研究院, 准教授
  • 2007 - 2010
    Hokkaido University, Graduate School of Science, Division of Biological Sciences, 准教授
  • 2006 - 2007
    Hokkaido University, Graduate School of Science, Division of Biological Sciences, 助教授
  • 2002 - 2006
    北海道大学 大学院理学研究科生物科学専攻, 助教授
  • 1997 - 2002
    北海道大学 大学院理学研究科物理学専攻, 助手
  • 1995 - 1997
    米国マサチューセッツ工科大学 化学科, 博士研究員
  • 1994 - 1995
    日本学術振興会, 特別研究員
  • 1992 - 1995
    北海道大学 教養部, 非常勤講師

Educational Background

  • Apr. 1992 - Mar. 1995, Hokkaido University, 大学院理学研究科, 物理学専攻 博士後期, Japan
  • Apr. 1990 - Mar. 1992, Hokkaido University, 大学院理学研究科, 物理学専攻 修士課程, Japan
  • Oct. 1986 - Mar. 1989, Hokkaido University, School of Science, Physics, Japan
  • Apr. 1985 - Sep. 1986, Hokkaido University, 理Ⅰ系

Committee Memberships

  • 2010 - Present
    日本細胞生物学会, 評議員, Society
  • Apr. 2020 - Mar. 2022
    日本生物物理学会北海道支部, 支部長, Society
  • 2016 - 2020
    日本メカノバイオロジー学会, 会長, Society

Position History

  • 大学院生命科学院副学院長, 2019年4月1日 - 2021年3月31日
  • 大学院生命科学院副学院長, 2021年4月1日 - 2023年3月31日
  • 大学院先端生命科学研究院長, 2023年4月1日 - 2025年3月31日

■Research activity information

Papers

Other Activities and Achievements

Books and other publications

Courses

  • 生物系の統計力学               
    北海道大学理学部
  • 生物系の量子力学               
    北海道大学理学部
  • 少人数討論型育成プログラム               
    北海道大学大学院生命科学院

Affiliated academic society

  • The Japanese Society of Mechanobiology               
  • 日本細胞生物学会               
  • 日本癌学会               

Research Themes

  • Search for novel cancer therapeutic molecular targets from the stemness induction mechanism of adenovirus E4 genes.
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    01 Apr. 2024 - 31 Mar. 2027
    安田 元昭, 芳賀 永, 義達 理恵子
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Hokkaido University, 24K13103
  • Investigation of cell-cell adhesion structures and signaling pathways causing collective invasion in cancer cells
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    01 Apr. 2021 - 31 Mar. 2024
    芳賀 永
    多くのがん細胞種は細胞間の接着を維持したまま集団で浸潤する.このことを集団浸潤という.その機序については不明な点が多い.本研究は,がん細胞にみられる細胞間接着構造と細胞間に形成される仮足構造を観察・解析するとともに,それらの構成分子およびシグナル経路を明らかにすることで集団浸潤の普遍的機序に迫る.研究目的で掲げた3つの問いである①集団浸潤をもたらすシグナル経路の探索,②細胞間に特異的に見られる仮足構造の解析,③集団浸潤の普遍性の検証のうち,令和3年度では,①集団浸潤をもたらすシグナル経路の探索を行った.
    ヒト皮膚扁平上皮がん細胞株(A431細胞)から高浸潤と低浸潤のサブクローン株を樹立し,DNAマイクロアレイによってサブクローン間の発現遺伝子を比較したところ,これまでにkeratin-1,10,14,JAK-STAT経路などの遺伝子発現に有意な差があることが明らかとなっていた.そこで,転写因子であるSTAT1に着目し,RNA干渉法によってSTAT1の発現を抑制したところ,高浸潤サブクローン株の集団浸潤が有意に抑制されるという結果を得た.さらに,STAT1を活性化させるサイトカインであるインターフェロンβ(INFB)の発現と局在を免疫蛍光染色法によって観察したところ,高浸潤サブクローン株では細胞-細胞間にINFBが局在する一方,低浸潤サブクローン株では細胞-細胞間での局在は観察されなかった.加えて,高浸潤サブクローン株でINFBの発現をノックダウンしたところ,STAT1は活性化せず,集団浸潤も抑制されることが明らかとなった.さらに,EGTAを用いて細胞-細胞間接着を緩めたところ,高浸潤サブクローン株におけるINFBの細胞-細胞間局在が消失し,集団浸潤が抑制された.これらの結果は,IFNBが細胞間隙に蓄積しSTAT1が活性化することで集団浸潤が誘引されることを示している.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Hokkaido University, 21K07142
  • 足場材の硬さの違いを利用した上皮角化・非角化様式解明と培養口腔粘膜作成法への応用
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    01 Apr. 2020 - 31 Mar. 2023
    泉 健次, 芳賀 永, 石原 誠一郎, 加来 賢, 佐藤 大祐, 鈴木 絢子
    今年度は、コロナの影響で魚うろこコラーゲンの入手がままならず、既製品の魚うろこコラーゲンであるセルキャンパスしか手に入らなかったため、コラーゲンゲルの足場材の硬さをランダムに変えての培養口腔粘膜作成はできなかった。その分、セルキャンパスを用いて、コントロールの硬い培養皿面、同表面でカルシウム濃度をあげた分化培地、および、いわゆるコラーゲンゲルの軟性面で培養したケラチノサイトに対し、運動能解析と外注によるマイクロアレイ解析による網羅的遺伝子発現分析(現在までに2サンプル解析終了し、現在もう2サンプル培養しており、外注予定)を実施し、結果がでたら新たに分担者に加わっていただいた凌先生にヒートマップとクラスター図を作成してもらい、ビッグデータ解析をお願いする。
    細胞運動能解析では驚いたことに、コラーゲンゲル上の細胞運動能が、硬い培養皿面での細胞運動能より上回っていた。これは、いわゆる癌細胞のメカノバイオロジーと真逆の現象である。さらに、運動能が高いにも関わらず、ケラチノサイトの分化マーカー遺伝子発現が更新していることが示唆され、申請者の以前の基盤B研究で報告した結果とも相反するデータを得ており、今後考察を加え、メカニズム解明したい。また、コロナの影響で、研究分担者のいる北海道大学にAFMを用いた細胞の硬さ検索ができなかった。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 新潟大学, 20H03870
  • Molecular Mechanism and Universality in Collective Invasion of Cancer Cells Induced by Contact Following
    Grants-in-Aid for Scientific Research(基盤研究(C))
    2017 - 2019
    Hisashi HAGA
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, Principal investigator, Competitive research funding
  • Discovery of the logic that establishes the 3D structure of organisms
    科学研究費補助金(新学術領域研究(研究領域提案型))
    2015 - 2019
    Hisashi HAGA
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, Principal investigator, Competitive research funding
  • 3D形態ロジックの国際共同研究を加速するバーチャル研究所
    科学研究費補助金(新学術領域研究(研究領域提案型))
    2015 - 2019
    Shigeru KONDO
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, Competitive research funding
  • 3D morphologic
    科学研究費補助金(新学術領域研究(研究領域提案型))
    2015 - 2019
    Shigeru KONDO
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, Competitive research funding
  • 細胞外基質の硬さに誘引される転写調節因子ATF5の活性と浸潤能亢進の機序
    科学研究費補助金(基盤研究(C))
    2014 - 2016
    Hisashi HAGA
    High matrix stiffness triggers cancer progression; however, detailed molecular mechanisms of this phenomenon are not clear. Hence, it is necessary to identify transcription factors that contribute to malignant alteration in response to increasing substrate stiffness. In this study, we found that activating transcription factor 5 (ATF5) enhances the invasiveness of cancer cells. In addition, we revealed that ATF5 regulates the expression of genes encoding integrins, which are important for substrate stiffness sensing. Based on these observations, ATF5 possibly drives cancer progression due to stiff matrix. We also examined ATF5 localization on substrates with different rigidity. Matrix rigidity affects ATF5 transport to the nucleus.
    文部科学省, 基盤研究(C), 北海道大学, Principal investigator, Competitive research funding, 26430104
  • がん細胞は自身の生存をかけ放射線域を逃れるべく上皮間葉移行をなしうるか
    科学研究費助成事業
    01 Apr. 2012 - 31 Mar. 2015
    西岡 健, 芳賀 永, 安田 元昭, 武島 嗣英
    今年度の実験において我々は5'UTRおよび3'UTR依存性発現調節の候補遺伝子の機能解析を行った。5'UTR結合タンパク質に関してはSRSFファミリーが有望であると考えられた。これらタンパク質はHIF-laあるいはcMYCの5'UTRを挿入したルシフェラーゼリポーターからのタンパク質発現を数倍に活性化することができた。これら候補遺伝子の発現を、マイクロアレイにて比較したところ、予想通り高転移性株では発現が高い傾向が認められた。これらの発現が遺伝子プロモーター領域の配列の違いによるものか否かを判断するため、アレイ解析に用いた細胞のゲノムDNAを出発材料にしてプロモーター領域のシークエンスを行ったところ顕著な塩基置換は認められず、メチル化などのエピジェネティックな変化の解析が今後の課題として提起された。3'UTR依存性発現調節の候補遺伝子としてELAVLファミリータンパク質の1つであるELAVL2の機能解析を行った。ELAVL1はほぼ全ての細胞において多量に発現し主に核局在を示すが、ELAVL2は主に細胞質に局在する。ELAVL2導入細胞株ではELAVL1を導入した細胞よりも、ARE mRNA由来のタンパク質発現レベルが有意に上昇していた。蛍光タンパク質タグを付与したHuRを単独で強制発現させてもELAVL1は核局在を示したが、ELAVL1とELAVL2を同時に発現させた細胞では細胞質局在するELAVL1が認められた。two-hybrid法にて、ELAVL1どうしの結合よりELAVL1-ELAVL2間のほうがより強い結合であることが示された。この結合にはELAVL2のN末端、C末端領域が必要であった。ELAVL1の核から細胞質への局在変化にはELAVL2が大きく関わっていること、ELAVL2の発現量はがん細胞の悪性度と相関することが示唆された。これまで3'UTR依存性の翻訳抑制機構を担うと報告されてきたELAVL1はむしろHIF-1αの翻訳効率を低下させることが示され、従来考えられてきた調節機構はより複雑なものであることが示唆された。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 24390285
  • Tension-induced conformational changes of actin filaments and their influence on actin binding and intracellular localization of myosin.
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    01 Apr. 2012 - 31 Mar. 2015
    UYEDA Taro, YUMURA Shigehiko, HAGA Hisashi, NOGUCHI Taro, ADACHI Taiji
    To elucidate the mechanism by which actin filaments perform different functions in vivo, we tested the hypothesis that tension applied to actin filaments increases affinity for myosin II. We were able to estimate the tension applied to actin filaments in amoeba cells. Experimental system to visualize myosin binding to tensed actin filaments in vitro was established, opening an avenue to directly test the hypothesis in vitro in the future. Some progress was also made in attempts to visualize tensed actin filaments in amoeba cells using a FRET-based system, demonstrating that the actin filaments in cells are polymorphic.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 24370069
  • ゲル基質の軟らかさと粘性を利用した上皮シートの3次元組織構築
    科学研究費補助金(新学術領域研究(研究領域提案型))
    2014 - 2015
    Hisashi HAGA
    本研究課題は,ゲル基質を用いて上皮細胞に腸管絨毛のような立体構造(チューリップハット様の構造)を形成させるシステムを構築することを目的とする.研究代表者はこれまでに,上皮細胞をマトリゲル上に播種すると,上皮シートの辺縁部が内側に収縮し,ゲル基質を変形させながら回転運動を行い,絨毛構造を形成することを発見した.本研究では,この現象を組織再生の基礎技術とするために,①上皮シートの辺縁部が収縮する機構,②ゲル基質の粘性がもたらす効果,③シート全体が回転運動する機構の3点に焦点を当てて研究を遂行した.
    平成27年度では,交付申請書における研究実施計画に従って,リーダー細胞の出現による形態形成への機序解明と様々な粘性係数をもつ粘性基質の開発を行った.実験の結果,上皮間葉転移(EMT)を誘引する受容体を薬剤阻害してもチューリップハット構造の形成が阻害されることはなかった.リーダー細胞の出現,およびチューリップハット構造の形成にはEMTのシグナル経路は関与しないことが明らかとなった.また,粘性基質の開発については,シリコーンオイルにPDMSを混ぜることで任意の粘性係数を実現することに成功した.粘性基質上に播種した上皮細胞が様々な形の突起構造,管状構造を形成することを発見した.さらに,従来法であるマトリゲルに架橋剤としてゲニピンを混ぜることで,任意の粘性係数をもつ新規のマトリゲル基質を開発した.ゲニピンの濃度を調節し,粘性係数を変えことで任意のサイズの突起構造を形成させることに成功した.
    これらの結果は,平成27年度内にScientific Reports誌に原著論文として公開することができた.
    文部科学省, 新学術領域研究(研究領域提案型), 北海道大学, Principal investigator, Competitive research funding, 26106702
  • 多数の細胞の力と運動がもたらす管腔構造形成のロジック
    科学研究費補助金(新学術領域研究(研究領域提案型))
    2013 - 2014
    Hisashi HAGA
    本研究課題は,上皮細胞の集団が協調して力を出し合い,管腔組織を形成するロジックを明らかにすることを目的とする.研究代表者はこれまでに,上皮細胞(MDCK細胞)をコラーゲンゲルで重層すると,上皮シートの辺縁部が内側に収縮し,シート全体が湾曲しながら折り返されることで管腔構造が形成されることを発見した.本研究では,この現象が生じるロジックを解明するために,①上皮シート端が折り返す機構,②折り返した細胞に追随して後続細胞が集団で運動する機構,③上皮シートが湾曲し間隙が形成される機構の3点に焦点を当てて研究を遂行した.
    平成26年度では,交付申請書における研究実施計画に従って,上皮シート辺縁部を取り囲むアクトミオシン束の収縮力発生機構について調べた.とくに,細胞に大きな収縮力をもたらすII型ミオシン調節軽鎖(MRLC)の2重リン酸化機構に着目して実験を行った.具体的には,阻害剤投与,免疫蛍光染色,siRNAによる発現抑制,FRETプローブを用いた蛍光ライブイメージングを行うことで,MRLCの2重リン酸化に寄与するリン酸化酵素(ROCK,ZIP-kinase,MLCK)の働きについて検討した.その結果,MLCKは折り返しには寄与せず,ROCKとZIP-kinaseの寄与が大きいことが明らかとなった.とくに,ZIP-kinaseの働きについてはあまり知られていなかったので,今回の発見は細胞の集団運動を理解する上で意義が大きいといえる.さらに,研究実施計画に従って,MMP-8の分泌と管腔形成との関係についても調べた.MMP-8の阻害剤を投与したところ,管腔形成に大きな影響を及ぼさないことが明らかとなった.
    これらの結果は,平成26年度内にPLoS ONE誌に原著論文として公開することができた.
    文部科学省, 新学術領域研究(研究領域提案型), 北海道大学, Principal investigator, Competitive research funding, 25127701
  • 動体追跡医科学研究
    科学研究費補助金(基盤研究(A))
    2009 - 2012
    Hiroki SHIRATO, 本間 さと, 玉木 長良, 芳賀 永, 但野 茂, 石川 正純
    放射線を軸に、ナノレベルの物理現象から社会的存在としての患者まで生体の動体追跡科学の基盤研究を行った。電子線トラック特性解析から細胞生存率モデルを提案した。DNAの二本鎖切断のうち修復されずに残るものの数がPoisson分布し、それが潜在的致死(PL)損傷であると仮定するNLP(Non-Lethal Probability)モデルによって、照射後の細胞の生存率をより適切に説明できた。細胞への放射線効果の予測を統計学的に行う際には、解析対象を分布値で表現する解析法を導入することで、より正しく記述できることが示唆された。ひと由来がん細胞が軟らかい基盤上の動きを観察したところNF-κBやLOXとの関係がわかり、細胞のゲル器質内への侵潤の3次元的観察系を構築する基礎が整った。マウス体内の各部位における遺伝子発現をリアルタイムに長期間、自由行動中の動物から計測する小動物内の分子の動体追跡技術を開発した。ルシフェラーゼレポーターを用い、体表からの微弱発光レベルの三次元空間における長期間追跡を行うことができ、定量的追跡への土台が整った。サルの脳定位照射・動体追跡照射の実験を可能にするために、準備的検討を行った。大動物の動体追跡実験が可能になると、生理学的検討に使える可能性が高い。ひとがん組織の放射線治療後の腫瘍の変化を定量的に記載し、予測するためのモデルを構築した。ひとがん腫瘤の動体追跡の...
    文部科学省, 基盤研究(A), 北海道大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 21249065
  • 基質の軟らかさによって誘引される細胞の協調的集団運動に関する研究
    科学研究費補助金(基盤研究(C))
    2009 - 2011
    Hisashi HAGA, 川端 和重
    細胞集団に自発的な協調運動を誘引させるため,コラーゲンゲルを作成し,その上に上皮細胞(MDCK細胞)を培養した.平成22年度では,細胞外基質との接着構造を解析し,リーダー細胞の出現機構について調べた.さらに,細胞間に「力」を伝達するセンサーの探索を行った.(1)細胞-基質間の接着構造の解析これまでの実験結果によって,軟らかいゲル基質上においては,リーダー細胞のみが基質との接着部位にintegrin-β1を発現し,リーダー細胞以外の細胞は別の接着タンパク質を発現していることが示唆されていた.平成22年度では,RT-PCRにより,リーダー細胞以外の細胞における接着構造の解明を目指した.しかし,integrin-β3,β4,β7など幾つか候補が見つかったものの,接着タンパク質の同定には至らなかったので,次年度も継続して実験を行う予定である.(2)リーダー細胞の出現機構の解明これまでの実験結果によって,基質の硬さに伴って上皮-間質転換(EMT)が誘引され,リーダー細胞が出現することが示唆されていた.平成22年度では,MDCK細胞のサブクローニングを行い,発現遺伝子と表現型を調べることでEMTを検証した.その結果,ガラス基盤上でも集団運動を示すサブクローンの獲得に成功した.そのサブクローンは細胞間接着が極めて強固であり,E-cadherinが有意に発現していることが明らかとなった.さら...
    文部科学省, 基盤研究(C), 北海道大学, Principal investigator, Competitive research funding, 21570158
  • 力学的応答測定を利用した極微小タンパク質結晶の判別・評価法の開発
    科学研究費補助金(挑戦的萌芽研究)
    2009 - 2010
    Isao TANAKA, 芳賀 永
    本研究課題では,タンパク質結晶化初期スクリーニングにおいて析出する極微小結晶様物質の力学的応答特性を,走査型プローブ顕微鏡を用いて測定するための研究開発を行った.前年度までに,走査型プローブ顕微鏡でタンパク質結晶を観察する系を構築し,さらに塩の結晶についても同様の実験系を考案した.本年度は,タンパク質結晶および塩結晶の測定数を増やすことに取り組んだ.タンパク質結晶については,ニワトリ卵白リゾチームと甘味タンパク質ソーマチンについては成功したが,確立した実験系ではかなり高濃度のタンパク質溶液が多量に必要となり,かつ通常の結晶化とは方式が異なるため,既存の結晶化戦略との溝を埋めるような研究が必要とされる.また本課題内で,結晶面の違いによって,力学的性質の差異が示唆されたため,異なる結晶面の特性を比較検討する研究が必要であることが見出された.塩類の結晶について本年度は,前年に成功したNaClと同様の方法によってさまざまな塩類を結晶化させることを試みたが,NaCl以外では測定に適した結晶を得ることはできず,タンパク質と塩類を詳細に比較するためには,異なる方法で結晶を得る必要がある.タンパク質とNaClの結晶の力学的応答を比較した場合,前者のほうが弾性に富むこと,またNaClの結晶は,表面に強い電荷を帯びていることが示唆され,結晶の判別に応用できることが期待された.しかし,タンパク質と...
    文部科学省, 挑戦的萌芽研究, 北海道大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 21657026
  • The secret of radiation-surviving cell : multidisciplinary approach to eradicate cancer
    Grants-in-Aid for Scientific Research(基盤研究(B))
    2008 - 2010
    Takeshi NISHIOKA, 芳賀 永, 安田 元昭, 本間 明宏, 堤香 織, 酒井 正春
    Treatment with any cytotoxic agent can trigger surviving cells in a tumor to divide faster than before. This phenomenon is widely recognized as "repopulation". To better clarify the mechanism, gene expression profiling and pathological experiments were performed. A mouse fibrosarcoma cell line, QRsP, was used. Cells were irradiated with 10 Gy. Colony assay and cloning were performed. Six clones were established. cDNA analysis was performed on the clone that showed the largest number of colonies on the 2nd 10 Gy irradiation. Mouse transplantation experiment was then carried out. cDNA analysi...
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, 基盤研究(B), 北海道大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 20390319
  • Mechanical memory effect of cells in colony
    Grants-in-Aid for Scientific Research(基盤研究(B))
    2006 - 2008
    Kazushige KAWABATA, 芳賀 永, 根本 幸児
    細胞集団がどのように連携・協同して血管や臓器などのマクロな形態を形成するかその機構を解明することを目的に、細胞に蓄積される力学的記憶効果を調べた。本研究では、走査型プローブ顕微鏡を用いた新たな測定装置を構築し、細胞に力学的変形刺激を加えた場合に細胞内に発生する力の応答を調べた。その結果、細胞の変形パターンによって、その後の細胞の力学的応答が大きく異なり、細胞レベルに力学的な記憶効果があることを明らかにした。
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, 基盤研究(B), 北海道大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 18340122
  • Radiation-induced highly-malignant cancer cells: the mechanism and how to deal with it
    Grants-in-Aid for Scientific Research(基盤研究(B))
    2006 - 2007
    Takeshi NISHIOKA, 安田 元昭, 芳賀 永, 本間 明宏, 堤 香織
    Novel function of transcription factor ATF5: blockade of p53-dependent apoptosis induced by irradiation.Purpose: p53-dependent cell death is considered as a predominant mechanism of tumor cell apoptosis induced by ionizing irradiation, and a large number of studies have shown that mutant p53-harboring tumor cells with a p53 gene mutation exhibit radioresistance. However, even tumor cells that express wild-type p53 display various degrees of radiosensitivity to ionizing irradiation. This indicates that there are additional pathways that affect p53-dependent cell death mechanisms. Here we des...
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, 基盤研究(B), 北海道大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 18390325
  • 細胞システムにおける「力学平衡」モデルの実証
    科学研究費補助金(萌芽研究)
    2003 - 2004
    Kazushige KAWABATA, 芳賀 永
    細胞運動や組織形成などには、基質の伸展刺激や流れずり応力等の力学的刺激が重要な働きをすることが知られている。本研究の目的は、外力に対する細胞の力学的応答を調べることにより、細胞内のアクチンフィラメントネットワークの動的性質を明らかにする、特に、外的刺激に対する力学的な平衡状態(張力ホメオスタシス)の存在およびその性質また分子レベルでの要因を明らかにすることである。本研究により得た結果は以下である。1)弾性シャーレを用いて、生きたマウス繊維芽細胞(NIH-3T3)を伸長もしくは収縮させた時の、細胞のかたさ分布の時間変化を力学SPMを用いて測定した。細胞内のアクチンストレスファイバーに働く張力にも恒常性が存在し、元の状態に戻るために2時間程度の時定数を持つ。2)ストレスファイバーの収縮力の起源であるミオシン調節軽鎖(MRLC ; Myosin Regulatory Light Chain)に結合したリン酸数と張力の応答の関係を調べた。1リン酸化はできるが2リン酸化することが出来ないMRLC(MRLC-T18A)を過剰に発現させた細胞を機械的に伸張させ、その力学的応答をSPMによって測定した。この細胞では細胞内張力ホメオスタシスは起こらない。3)wild-type細胞を伸長もしくは収縮し、リン酸化されたMRLCの細胞内の空間分布を共焦点蛍光顕微鏡で観察した。細胞の伸長直後にストレス...
    文部科学省, 萌芽研究, 北海道大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 15650051
  • ナノ力学プローブ顕微鏡による結合組織の形成過程における力学的制御機構の解明
    科学研究費補助金(若手研究(B))
    2002 - 2004
    Hisashi HAGA
    前年度に開発した広域走査が可能な新型の走査型プローブ顕微鏡(WR-SPM)を用いて、上皮細胞が増殖し上皮組織を形成するまでの過程を力学的な見地から観察を行った。これまで市販のSPMでは100ミクロン程度の走査範囲が限界であったが、新たに開発したWR-SPMでは400ミクロンのエリアを走査することが可能となっている。現在までに、数百の細胞からなる上皮細胞のコロニー全体に対する弾性率分布の経時変化測定に成功している。さらに、一細胞レベルにおける細胞内張力のダイナミクスについてのSPM観察を行った。その結果、ストレスファイバーを構成するII型ミオシン調節軽鎖(MRLC)のリン酸化が細胞内張力の発生起源であり、伸長もしくは収縮といった外力が細胞に加わっても、細胞はMRLCのリン酸化レベルを変化させることで、細胞の形態や細胞内張力を安定化させていることが明らかとなった。また、保温装置付きの位相差顕微鏡を用いて、コラーゲンゲル基盤上で培養した上皮細胞が上皮コロニーを形成しながら集団で運動する過程を長時間観察した。その結果、(1)コラーゲン線維の配向性が上皮細胞の集団運動の方向を決定する。(2)ゲル基盤上の上皮細胞には、amoeboid型運動をするfollower細胞と、mesenchymal型運動をするleader細胞が存在し、それらの細胞の役割分担が空間的に制御されることで、上皮細胞は集団で一定方向に効率良く運動し、結合組織の形成を行う。ことなどが明らかとなった。以上、SPMで得られた結果と位相差顕微鏡による長時間観察の結果を比較すると、上皮細胞は組織を形成する過程において上皮コロニー周辺部のleader細胞が牽引力を発生し、その力がコロニー中心部に伝わることでコロニー全体が協調して一定方向に運動することが明らかとなった。
    文部科学省, 若手研究(B), 北海道大学, Principal investigator, Competitive research funding, 14780536
  • Quantitative evaluation of visco-elastic distribution of living cells using scanning probe microscopy
    Grants-in-Aid for Scientific Research(基盤研究(C))
    2002 - 2003
    Yoshihiko HIRAI, 芳賀 永, 川端 和重, 田中 芳雄, 川田 博昭, 菊田 久雄
    Understanding cellular migration as an integrated mechanical system requires an experimental investigations on mechanical properties of living cells. Force modulation mode with SPM is proposed as a useful method fur measuring stiffness of living cells with high temporal and spatial resolution. However, in liquid environment, cellular stiffness obtained by force modulation mode is often incredible.To clear this problem, numerical analysis of the 1-dimensional dynamic equation of a-micro cantilever, which concern about the visco-elastic property of the sample and viscosity of the liquid, is c...
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, 基盤研究(C), 大阪府立大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 14550222
  • 生細胞の組織形成過程における力学的制御機構の解明               
    1996
    Competitive research funding

Industrial Property Rights

Social Contribution Activities

  • 全国大学生活協同組合連合会 理事(北海道ブロック運営委員長)               
    Jan. 2022 - Present
    Others
    Others
  • 北海道大学生活協同組合 監事会議長               
    May 2021 - Present
    Others
    Others