低アスペクト比等方性ナノ細孔表面での線維芽細胞の細胞移動を促進することができた。

Promoted migration of fibroblast cells on low aspect ratio isotropic nanopore surface by reduced maturation of focal adhesion at peripheral region.

• Chae-Yeong Hwang
• Hyung Woo Kim
• Hyungjun Yoon
• Dong Sung Kim

抄録

細胞移動は創傷治癒や胚発生など生物の発生・維持に基本的な役割を果たしており、細胞移動は細胞外マトリックスの周囲のナノ構造の影響を受けている。多くの研究者が様々なナノトポグラフィ構造を開発し、ナノ構造に応答した細胞移動挙動を調べてきたが、表面トポグラフィと細胞移動の関係については矛盾した結果が多く、明確な結論を出すことは困難であった。ここでは、ナノトポグラフィ上での細胞移動挙動を調べるために考えられるアプローチの一つとして、アスペクト比の高いナノ細孔表面と低いナノ細孔表面を開発し、それぞれ付着可能面積を減少させたり、増加させたりしました。アスペクト比の高いナノ細孔表面は、ナノ細孔の上面のみに細胞を付着させることで付着可能面積が86％減少したのに対し、アスペクト比の低いナノ細孔表面は、ナノ細孔の上面と下面の両方に細胞を認識させることで付着可能面積が130％増加した。我々の予想とは異なり、付着性面積の増減に関わらず、ナノ細孔表面では、平坦な表面に比べて線維芽細胞の移動速度が共に促進された。このことから、繊維芽細胞の接着力を決定する重要な因子として、末梢領域における局所接着（FA）の成熟が、細胞の移動に影響を与えることがわかりました。これらの知見は、ナノ構造体表面上でのFAの形成に応じた細胞の移動挙動についての理解を広げる可能性がある。

Cell migration plays fundamental roles in the development and maintenance of organisms such as wound healing and embryonic development, and cell migration is affected by the surrounding nanostructure of the extracellular matrix. Many researchers have developed various nanotopographical structures to investigate cell migration behaviors in response to the nanostructures, however, it is hard to draw firm conclusions about a relationship between surface topography and cell migration due to the contradictory results. Here, as one of the possible approaches to investigate the cell migration behaviors on the nanotopographies, we developed isotropic nanopore surfaces with high and low aspect ratios to have decreased and increased adherable areas, respectively. The nanopore surface with high aspect ratio had decreased adherable area of 86 % by providing the cells to adhere only on the top surface of the nanopores, while the nanopore surface with low aspect ratio had increased adherable area of 130 % by providing the cells to perceive both on the top surface and the bottom surface of the nanopores. In contrast to our expectation, the migration speeds of fibroblast cells were both promoted on the nanopore surfaces compared to the flat surface, regardless of the increase or decrease in adherable area. We found that the maturation of the focal adhesions (FAs) at the peripheral region is a key factor determining the adhesion strength of the fibroblast cells, which in turn affects cell migration. Our findings may widen our understanding of the cell migration behaviors on the nanostructured surface according to the formation of the FAs.

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