様式３2022 年度 傾斜的研究費（全学分） 研究報告書【研究費区分】：研究センター支援【研究代表者所属】：システムデザイン 研究科【研究代表者氏名】：藤江裕道【研究代表者氏名フリガナ】：フジエ ヒロミチ【研究代表者職】：教授【国内研究分担者（所属,氏名,職）】
システムデザイン研究科，藤江裕道，教授（センター長）
人間健康科学研究科，藤井宣晴，教授（副センター長）
システムデザイン研究科，楊 明，教授（副センター長）
システムデザイン研究科，坂元尚哉，准教授（幹事）
システムデザイン研究科，金子 新，教授システムデザイン研究科，伊井仁志，准教授
人間健康科学研究科，眞鍋康子，教授
システムデザイン研究科，三好洋美，准教授
人間健康科学研究科，古市泰郎，教授【国外研究分担者（所属,氏名,職）】
大阪大学医学部・医工連携研究センター，中村憲正，招聘教授
School of Mechanical, Materials & Mechatronic Engineering, University of Wollongong, Jiang Zhengyi,
Professor
Department of Biomedical Engineering, Clemson University, Nagatomi Jiro, Professor【研究センター名】：医工連携研究センター【研究課題名】：細胞/コラーゲン遠心圧縮複合体の開発と組織再生工学の新展開【研究実績の概要】
基礎研究「細胞分化メカニズムの解明」と応用研究「再生医療技術の開発」の両面で研究を進めた．下記の様に，基礎研究と応用研究ともに当初計画以上の進捗，成果があった．
基礎研究では，基板の表面形状-弾性率により調節される核に対する力学作用や，核への力学作用を及ぼすア
クチン細胞骨格，作用を受ける側の核内の力学特性，遺 DNA の凝集状態の 3 者の関係を明らかにした．また，幹細胞分化に及ぼす細胞形態・細胞間接着の影響を調べるために，ナノ加工技術を利用し，マイクロパターニング基板の作製を成功させた．さらに，骨格筋細胞から分泌されるマイオカインである R-spondin 3 を欠損させると，筋損傷後に遅筋細胞が有意に減少すること，および，別のマイオカインである Peroxiredoxin6 を過剰発現させると，筋力が増加毛栄光を示すことを明らかにした．
応用研究では， C6(細胞コラーゲン遠心圧縮複合体)の生成過程にプロテオグリカンまたはヒアルロン酸を導入し，それぞれの導入が C6 の細胞生存率，細胞密度，および分化能に及ぼす影響について検討した．このうち，I型コラーゲンベース C6 の場合，ヒアルロン酸導入により軟骨分化能が向上するという結果を得た．また，C6 を用いた血管共培養モデルを生成し，内皮細胞が生体血管同様に単層を維持しながら壁せん断応力に応じた形態を示し，一方，流れにさらされていない平滑筋細胞が壁せん断応力に対して形態的に応答することを発見した．さらに，両コラーゲンを同時に遠心圧縮する条件において C6 の生成を行い，I 型コラーゲンと II 型コラーゲンの比率が連続的に変化する傾斜構造の生成に成功した．最後に，間葉系前駆細胞の単離方法の精度を高める条件検討を行ったが，腱細胞の分化方法の確立には至らなかった．筋幹細胞の C6 培養に関しては，筋幹細胞を C6 を用い様式３6て圧縮した状態で培養し，C 内で分化させた筋細胞を作製した．
【学会発表（発表題目，発表大会名，年月）】

1) 滝沢郁乃，三好洋美，藤江裕道，間葉系幹細胞の軟骨分化誘導過程におけるアクチン・核の形態変化とSox9 の局在，日本機械学会 2022 年度年次大会，9.11-14, ポスター．
2) Ishii Daichi, Suzuki Daisuke, Fujie Hiromichi, A novel histological examination of the femoralenthesis of the anterior cruciate ligament fixed under loading, 2022.10-14, Taipei, Oral.
3) Ye Xu, Sakamoto Naoya, Kotake Yuta, Yamazaki Masashi, Numao Manabu, Fujie Hiromichi, Microscopic
observation of centrifugally compressed cell-collagen combined constructs (C6), 2022.10-14, Taipei,Oral.
4) 石井大地，小関清香，佐藤志保，藤江裕道，前十字靭帯大腿骨付着部作用荷重方向の解析，第 49 回日本臨床バイオメカニクス学会，2022/11/4,5，国内，口頭.
5) 佐藤志保，石井大地，藤江裕道，ACL 大腿骨付着部非石灰化線維軟骨の変形挙動とひずみ特性，第 49 回
日本臨床バイオメカニクス学会，2022/11/4,5，国内，口頭.
他：39 件【論文発表又は著書発行（発表題目，著者，発表誌又は出版社，年月）】

1) Kamatani T, Hagizawa H, Yarimitsu S, Morioka M, Koyamatsu S, Kodama J, Yamane J, Ishiguro H,Fujibuchi W, Fujie H, Kaito T, Tsumaki N, Human iPS cell-derived cartilage functionally substitutes
for nucleus pulposus, Biomaterials, 2022, 284, 121491. <<Q1>>
2) Hiroshima Y, Oyama Y, Sawasaki K, Nakamura M, Kimura N, Kawahito K, Fujie H, Sakamoto N, A compressedcollagen construct for studying endothelial–smooth muscle cell interaction under high shear stress,
Annals of Biomedical Engineering, 2022, 50(8): pp. 1-13, doi:10.1007/s10439-022-02972-7.
3) Miyoshi H, Yamazaki, Fujie H, Kidoaki S, Guideline for design of substrate stiffness formesenchymal stem cell culture based on heterogeneity of YAP and RUNX2 responses, Biophysics andPhysicobiology, 2023, 20, e200018.
4) Furuichi Y, Goto-I N, Uchida S, Masuda S, Manabe Y, Fujii NL, Stable isotope-labeled carnitine
reveals its rapid transport into muscle cells and acetylation during contraction, Heliyon, 2023,
9, e15281.<<Q1>>
5) Hamaguchi H, Dohi K, Sakai T, Taoka M, Isobe T, Matsui T, Deguchi S, Furuichi Y, Fujii NL, ManabeY, PDGF-B secreted from skeletal muscle enhances myoblast proliferation and myotube maturation via
activation of the PDGFR signaling cascade, Biochemical and Biophysical Research Communications, 2022,639, 169-175. <<Q1>>
6) 坂元 尚哉, 舘林 耕平, 三好 洋美, 壁せん断応力―引張ひずみ組合せ刺激が間葉系幹細胞の内皮分化に及ぼす影響, 日本機械学会論文集, 2022, 88, 22-00103.
7) Miyano T, Suzuki A, Sakamoto N, Calcium influx through TRPV4 channels involve in hyperosmotic
stress-induced epithelial-mesenchymal transition in tubular epithelial cells, Biochemical andBiophysical Research Communications, 2022, 617, 48-54. <<Q1>>
8) Ohta M, Sakamoto N, Funamoto K, Wang Z, Kojima Y, Anzai H, Review of Functional Analysis ofEndothelial Cells in Flow Chambers, Journal of Functional Biomaterials (Review), 2022, 13, 92.
9) Matsuda T, Tsukui K, Ii S, A particle-based method using the mesh-constrained discrete point
approach for two-dimensional Stokes flows, Mechanical Engineering Journal, 2022, 9, 22-00204.
10) Hamaguchi H, Matsui TS, Deguchi S, Furuichi Y, Fujii NL, Manabe Y, Establishment of a system様式３evaluating the contractile force of electrically stimulated myotubes from wrinkles formed on elasticsubstrate, Scientific Reports, 2022, 12, 138181. <<Q1>>
11) 石井大地，鈴木大輔，藤江裕道, 前十字靭帯付着部の荷重作用下組織観察−新規手法の開発−，臨床バイ
オメカニクス, 2022, 43, 91-96.
【外部資金への応募状況】
公的外部 研究費各種
科研費基盤研究各種【科学研究費助成事業や国等の提案公募型研究費，企業からの受託研究費・共同研究費の獲得状況】
日本医療研究開発機構（AMED）（京大 iPS 研究所・阪大医学部未来医療センター・東京都立大学医工連携研究センター）（藤江（分担））科研費基盤研究 A（藤井（代表））
科研費基盤研究 B（眞鍋（代表），古市（代表））
科研費挑戦萌芽研究（坂元（代表））など【受賞等】
なし【その他社会貢献】[公的審議会・委員会等の公的貢献，生涯学習支援・普及啓発，国際貢献・国際交流等]
1) 研究幹事である坂元の研究室学生が，海外研究分担者である Nagatomi 教授の研究機関に短期留学し，共同研究を実施した．
2) 研究分担者である古市が，2022 に開催した国際シンポジウムに招聘した韓国研究者の Kosodo 教授を訪問し，共同研究打ち合わせと実験行った．
【研究成果による特許等の産業財産権の出願・取得状況】（産業財産権の種類，名称，出願番号，出願年月日）
1) 特願，細胞判定構造体，細胞判定装置，細胞判定方法，及びプログラム，2022-88960, 2022.
2) 特願，骨格筋ＴｙｐｅＩ細胞への分化誘導剤，2022-60451, 2022.
【研究分担額】（研究代表者・分担者名,所属,金額（円））
藤江裕道，システムデザイン研究科・医工連携研究センター， 4,637,600 円（特任研究員，その他）
坂元尚哉，システムデザイン研究科・医工連携研究センター，362,400 円（海外研究者招聘）