本研究課題では、光駆動培養盤技術を駆使して、細胞の構造力学場に対する記憶現象に迫ることを目的としている。昨年度までは、動的培養基盤技術の構築を目的とし、光駆動型の形状記憶材料とハイドロゲル材料の作製に成功しており、当該年度はプロテオミクス解析系を導入し細胞のトポグラフィーセンシング機構に迫るために必要な基礎的データ・知見の収集を行った。実際には、ヒト間葉系幹細胞(hMSC)をフラットとナノ溝(800 nm, 1:1 Line & Space)構造を有する基材上で培養を行い、タンパク質発現量変化の経時的発現プロファイルを得た。基材トポグラフィーは、タンパク質発現パターンに顕著に影響し、フラット基材では数種のインテグリンやTRPV2などのメカノセンサーとして知られるタンパク質群が優位に発現し、逆にナノ溝基材上ではMIF、ケラチン、デスモグレインなどのタンパク質が優位に発現していた。興味深いことに、ナノ溝基材上ではフラット基材と比較してhMSCのコラーゲン産生能がおよそ100倍向上していることが明らかとなった。形状記憶培養基材を用いてコンタクトガイダンスによりhMSCをナノ溝方向に予め配向接着させた後、90°のトポグラフィー変化を誘起した場合、hMSCの配向変化は確認されず、線維芽細胞やラット心室筋細胞を用いた系での結果と大きく異なることが分かった。よって、トポグラフィー変化に対するhMSC応答は、コラーゲンの過剰産生およびそのリモデリングにより、トポグラフィーのセンシング能を鈍化させることで細胞の配向変化を抑制することが示唆された。また、光駆動型ハイドロゲルについては、細胞存在下のマイルドな条件においてゲル化が可能であり、細胞を生きた状態で内包することに成功し、3次元培養系へと展開できることを確認した。この細胞を内包したハイドロゲルの特性は光刺激により好きなタイミングと場所でコントロール可能であることから、当初予定していた4次元培養を可能とする新しい細胞培養基材の基礎基盤技術を構築することができた。