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分岐器官の形態形成過程における細胞運動の測定と数理モデリング

Research Project

Project/Area Number 12J03338
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Biophysics
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

平島 剛志  京都大学, ウイルス研究所, 特別研究員(PD) (10620198)

Project Period (FY) 2012 – 2014-03-31
Project Status Declined (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2012: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords数理モデリング / ライブイメージング / 内臓の形態形成 / 精巣上体細管の発生 / 尿管芽 / 多細胞動態 / 器官形成 / イメージング
Research Abstract

分岐器官の形態形成を支える多細胞動態の理解を深めるために、平成25年度は、主にマウスの精巣上体管や尿管芽の発生過程に注目し、蛍光リポーターマウスを用いたライブイメージングや画像統計処理、数理モデルを組み合わせることで、管組織の変形に必要な細胞分裂や細胞移動の時空間分布を定量的に理解することを試みた。具体的に以下の2つの小課題を遂行した。
一つ目は、精巣上体管の形態形成機構の解明である。管組織の変形が比較的簡単な系としてマウスの精巣上体管の発生過程に着目し、細胞レベルでの動態との対応づけを試みた。平成25年度には、マウスの精巣上体の発生過程において、胎生15日目を起点に頭側から順序よく折れ畳まることを明らかにし、この局所的な折れたたみが頭尾軸に沿った細胞分裂頻度の相対的な違いによって引き起こされることを明らかにした。また、数理モデリングと検証実験の結果から、局所的に頭側で折れたたまる精巣上体管の形態形成の要因を明示した。要因の一つとして、上皮管とその周囲組織との力学的な相互作用がかたちを決めるのに重要であることを実証した。これらの結果は、国内外での学術集会にて発表され、現在学術雑誌への投稿準備中である。
二つ目は、尿管芽や精巣上体管の細胞動態のライブイメージングである。平成25年度には、全身の細胞膜動態を蛍光観察可能なマウスの精巣上体管のライブイメージング系の確立を行った。胎生15日目から17日目のマウスの精巣上体を精巣から分離し、コラーゲンゲルで培養皿上に圧着させることで、安定な組織のイメージング系を確立した。これを正立型共焦点顕微鏡システムLSM780 (ZEISS)で観察した。この結果、隣接細胞間の入換えや、細胞分裂時に内腔側へ寄って分散するような特徴的な挙動が観察された。申請書の記載通り、全ての研究において申請者自身でデータを取得し数理モデリングを行っている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

目的に掲げた細胞運動のイメージング・測定と取得データを活用した数理モデリングを申請者自身で行うことができているため。また、予定通り、これらの研究結果は既に投稿準備に入っているため。

Strategy for Future Research Activity

これまでに得られた蛍光イメージか画像・統計処理を用いることで、多細胞動態を表現可能な数理モデリングへと研究をつなげること。

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2014 2013 2012

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (11 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] On Fundamental Cellular Processes for Emergence of Collective Epitheli al Movement2013

    • Author(s)
      T. Hirashima, Y. Hosokawa, T. Iino, M. Nagayama
    • Journal Title

      Biology Open

      Volume: 0 Issue: 7 Pages: 1-7

    • DOI

      10.1242/bio.20134523

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cellular Potts Model on Collective Cell Movement2013

    • Author(s)
      T. Hirashima
    • Journal Title

      RIMS Kôkyûroku

      Volume: 1853 Pages: 49-55

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Journal Article] On Fundamental Cellular Processes for Emergence of Collective Epithelial Movement.2013

    • Author(s)
      Isuyoshi Hirashima, Yoichiroh Hosokawa, Takanori Iino, Masaharu Nagavama
    • Journal Title

      Biology Open

      Volume: (印刷中)

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cellular Potts Model on Collective Cell Movement.2013

    • Author(s)
      Tsuyoshi Hirashima
    • Journal Title

      RIMS KokyQroku

      Volume: (印刷中)

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Journal Article] Mathematical Study of the Role of Delta/Notch Lateral Inhibition during Primary Branching of Drosophila Trachea Development.2012

    • Author(s)
      Yoshiki Koizumi, Yoh Iwasa, Tsuyoshi Hirashima
    • Journal Title

      Biophysical Journal

      Volume: 103 Pages: 2549-2559

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Kinetic Model of ERK Cyclic Pathway on Substrate Control.2012

    • Author(s)
      Tsuyoshi Hirashima
    • Journal Title

      Mathematical Biosciences

      Volume: 239 Pages: 207-212

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Pattern formation of epithelial tube by mechanical instability in murine epi didymis development2014

    • Author(s)
      T. Hirashima
    • Organizer
      RIKEN CDB Symposium 2014
    • Place of Presentation
      Kobe, Japan
    • Year and Date
      2014-03-11
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] On the formation of localized folding of epithelial tube in epididymis development2014

    • Author(s)
      T. Hirashima
    • Organizer
      Workshop on Mechanics and Growth of Tissue from Development to Cancer
    • Place of Presentation
      Paris, France
    • Year and Date
      2014-01-14
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 実験と計算で探る細胞の自己組織化過程2013

    • Author(s)
      平島剛志
    • Organizer
      第4回グリーンフォトニクスセミナー
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2013-12-12
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 精巣上体発生過程における管の折れ畳み形成の数理モデル2013

    • Author(s)
      平島剛志
    • Organizer
      第23回日本数理生物学会大会
    • Place of Presentation
      静岡大学
    • Year and Date
      2013-09-11
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] マウスの精巣上体管の折れたたみ形態形成2013

    • Author(s)
      平島剛志
    • Organizer
      定量生物学の会第五回年会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] How To Achieve Sequential Local Folding of Epithelial Tube in Epididymis Development : Experimental and Mathematical Study2013

    • Author(s)
      T. Hirashima and R. Kageyama
    • Organizer
      日本生物物理学会第51回年会
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞集団の運動を扱うCellular Potts Model - 皮膚細胞を用いた実験観察とともに2012

    • Author(s)
      平島剛志
    • Organizer
      RIMS研究集会
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2012-11-14
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Collective Cell Movement of Skin Cells -Measurements and Simulation2012

    • Author(s)
      Tsuyoshi Hirashima
    • Organizer
      2012 Asia Pacific Developmental Biology Confercnce
    • Place of Presentation
      Taipei, Taiwan
    • Year and Date
      2012-10-07
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Larger Intercellular Adhesion Strength Generates More Coherent and Directional Multicellular Movement2012

    • Author(s)
      平島剛志
    • Organizer
      第50回日本生物物理学会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2012-09-22
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Strong Intercellular Adhesion Is Sufficient for Generating Coherent and Directional Movement of Skin Cells2012

    • Author(s)
      Tsuyoshi Hirashima
    • Organizer
      EMBO Conference Series- Morphogenesis and Dynamics of Multicellular Systems
    • Place of Presentation
      Heidelberg, Germany
    • Year and Date
      2012-07-08
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Higher Ca2^+ Concentration Triggers More Coherent and Directional Movement of Collective Skin Cell2012

    • Author(s)
      平島剛志
    • Organizer
      Joint Meeting of The 45th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists & The 64th Annual Meet ing of the Japan Society for Cell Biology
    • Place of Presentation
      Kobe International Conference Center
    • Year and Date
      2012-05-29
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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