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細胞競合の数理解析:増殖速度の差と極性崩壊がもたらす多細胞力学

Publicly Offered Research

Project AreaCell competition: a mechanism for survival of the fittest in the multi-cellular community
Project/Area Number 15H01490
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

藤本 仰一  大阪大学, 理学研究科, 准教授 (60334306)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2016: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2015: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Keywords腫瘍 / 数理モデル / メカノバイオロジー / 恒常性 / 細胞社会 / システム生物学 / 生物物理 / 自己組織化 / 発生・分化 / 生体生命情報学 / 細胞・組織 / 力学
Outline of Annual Research Achievements

細胞競合において適応度の高い細胞が選択的に面積を拡大する仕組みの一端を、理論と実験の双方から明らかにすることができた。まず、H27年度に明らかにした細胞死で空いた面積の力学的な競合に関する数理モデルの計算機シミュレーションによる理論研究をまとめて、2件の総説を出版し、1本の論文を査読付き国際誌へ投稿した。この理論予測を検証するために、ショウジョウバエ上皮の細胞競合ライブイメージング系を立ち上げた(領域内共同研究)。実際に、Hippo経路変異クロンの境界で細胞死が生じることを確認した。実験データの画像解析を行った結果、数理モデルで予測された2つの性質を実証できた。1つ目は、細胞死で空いた面積を分裂の速いHippo変異細胞の方が野生型細胞より多く獲得することである。2つ目は、Hippo経路変異細胞の非対称な面積拡大は、死ぬ細胞がクロン境界に沿って伸長してほど高まることである。
加えて、領域内共同研究を新たに立ち上げて、以下の成果を得て、1本の論文を査読付き国際誌へ投稿した。クロン境界形状の定量化した複数の形状指標(H27年度)について、多変量解析(主成分分析)を行った。その結果、上皮組織で既知の指標に加えて数学など他分野で用いられている指標も異なる遺伝型も区別できることを見出した。次に、画像から得たこれら高次元の指標の値を上述の数理モデルで定量的に再現することで、遺伝子の力学的機能(接着、他)を推定した。この画像解析と数理モデルを連携したスクリーニング法は、腫瘍の画像診断へも応用が期待される。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (3 results) (of which Acknowledgement Compliant: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 6 results)

  • [Journal Article] 生命の物理:相互干渉する多スケール系の共通性と多様性.2017

    • Author(s)
      藤本仰一
    • Journal Title

      日本物理学会誌

      Volume: 72(3) Pages: 154-154

    • NAID

      130006434167

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mathematical model for cell competition driven by mechanical forces2016

    • Author(s)
      坪井有寿、藤本仰一
    • Journal Title

      生体の科学

      Volume: 67 Issue: 2 Pages: 159-162

    • DOI

      10.11477/mf.2425200424

    • ISSN
      0370-9531, 1883-5503
    • Year and Date
      2016-04-15
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Journal Article] アポトーシスにより空いた隙間をめぐる力学的な細胞競合──数理モデルからの予測.2016

    • Author(s)
      坪井有寿, 藤本仰一
    • Journal Title

      医学のあゆみ

      Volume: 257(4) Pages: 311-316

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 細胞死で空いた領地をめぐる力学的な細胞競合2017

    • Author(s)
      坪井 有寿, 大澤 志津江, 井垣 達吏, 藤本 仰一
    • Organizer
      日本物理学会第72回年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学(豊中市)
    • Year and Date
      2017-03-17
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞死により空いた隙間をめぐる力学的な細胞競合2017

    • Author(s)
      坪井 有寿, 大澤 志津江, 井垣 達吏, 藤本 仰一
    • Organizer
      第6回細胞競合コロキウム
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌市)
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Mechanical competition for the lost territory of apoptotic cells in heterogeneously proliferating tissue2016

    • Author(s)
      坪井 有寿, 大澤 志津江, 井垣 達吏, 藤本 仰一
    • Organizer
      第12回日本ショウジョウバエ研究会
    • Place of Presentation
      立教大学(東京)
    • Year and Date
      2016-09-09
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 昆虫の翅に見られる三次元的な折り畳みの形成機構2016

    • Author(s)
      坪井 有寿, 藤本 仰一
    • Organizer
      昆虫ワークショップ
    • Place of Presentation
      富士箱根ランド
    • Year and Date
      2016-08-30
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞死により空いた隙間をめぐる力学的な細胞競合2016

    • Author(s)
      坪井 有寿, 大澤 志津江, 井垣 達吏, 藤本 仰一
    • Organizer
      第5回細胞競合コロキウム
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2016-03-17
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞競合の数理モデル:不均一な増殖に対する上皮組織の恒常的な変形 Differential cell proliferation rate regulates epithelial tissue homeostasis during cell competition.2015

    • Author(s)
      坪井 有寿, 大澤 志津江, 井垣 達吏, 藤本 仰一
    • Organizer
      第38回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場
    • Year and Date
      2015-12-01
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Homeostatic cell shaping against heterogeneous proliferation in epithelium2015

    • Author(s)
      坪井 有寿, 大澤 志津江, 井垣 達吏, 藤本 仰一
    • Organizer
      The 26th CDB meeting, Mechanistic Perspective on Multicellular organization
    • Place of Presentation
      理研CDB(神戸市)
    • Year and Date
      2015-09-08
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Homeostatic cell shaping against heterogeneous proliferation in epithelium2015

    • Author(s)
      坪井 有寿, 大澤 志津江, 井垣 達吏, 藤本 仰一
    • Organizer
      日中韓数理生物学コロキウム合同大会 日本数理生物学会
    • Place of Presentation
      同志社大(京都市)
    • Year and Date
      2015-08-26
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 細胞競合の数理モデル:不均一な増殖に対する上皮組織の恒常的な変形.2015

    • Author(s)
      坪井 有寿, 藤本 仰一
    • Organizer
      第67回日本細胞生物学会大会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-06-30
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Cell shape homeostasis against heterogeneous proliferation in epithelium2015

    • Author(s)
      坪井 有寿, 大澤 志津江, 井垣 達吏, 藤本 仰一
    • Organizer
      第48回日本発生生物学会年会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
    • Year and Date
      2015-06-02
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Homeostatic cell shaping against heterogeneous proliferation in epithelium2015

    • Author(s)
      坪井 有寿, 大澤 志津江, 井垣 達吏, 藤本 仰一
    • Organizer
      1st International Symposium on Cell Competition Cell Competition in Development and Cancer
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2018-03-28  

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