Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
身体の中の組織がつくられる過程では、異なる種類の細胞がそれぞれの接着力や張力の違いといった物理的な性質の違いによって、自ら動いて並ぶことで機能的な組織を作ります。私は細胞ごとの接着性の違いによって、細胞が自らモザイク様に並ぶ新しい選別現象を見出し、組織形成の基本原理として働くだけでなく、疾患と関わることも示してきました。しかし、細胞の選別現象を単一細胞レベルで予測、再現し、操作するために必要な数理モデルは存在しません。本研究では新しい数理モデルを構築することで、組織形成に必要な細胞の動きを制御する基本原理の理解を目指します。
組織形成の過程では細胞間の接着力や張力の違い、さらに運動の制御といった様々な要因が関与することが知られており、古くから数理モデル化による理解が進められてきた。実際の組織には多様な細胞形態が含まれ、これら複数種類の細胞間での相互作用によって組織形成が進むが、これらを同時に適切に扱える数理モデルは、いまだ存在しない。本研究では鼻腔の嗅上皮と内耳の聴覚上皮での細胞の再配列運動をモデルに、細胞間の接着を起点としたシグナルによる接着力と張力の制御メカニズムを明らかにした上で、多様な細胞形態や相互作用を含む新たな組織形成モデルの構築を目標に研究を進めてきた。嗅上皮や聴覚上皮といった感覚上皮組織では感覚細胞と支持細胞の2種類の細胞が自ら動いて特徴的なモザイクパターンに並ぶ。この自律的な再配列運動の過程を詳細に見ると、2種類の細胞はそれぞれ異なる接着分子を発現しており、同種細胞間よりも異種細胞間の接着力が強いという胞間の接着力の差が駆動力となって、細胞の割り込みが引き起こされてモザイク様に並ぶ。割り込みを伴う並び替え運動には、接している細胞辺ごとの接着力の差とともに、ミオシンを介した接着面の収縮が必要であることがわかっている。本年度までに、これまでの感覚上皮組織と培養細胞の解析から得られたパラメータをもとに研究協力者らとともに従来のモデルでは表現することが出来ない曲線などの多様な形態を含む上皮構造を再現するための新たな数理モデル「界面ネットワーク運動モデル」の構築を行い、現在投稿中である。新しいモデルを確立できたことにより、実験との相違点などの問題点も明らかになり、今後精緻化を行うとともに、さらに発展を進める。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2020 2019
All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results, Open Access: 3 results, Peer Reviewed: 3 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 6 results)
Research Square
Volume: -
Journal of theoretical biology
Volume: 474 Pages: 14-24
10.1016/j.jtbi.2019.04.023
Genes to Cells
Volume: 24 Issue: 7 Pages: 485-495
10.1111/gtc.12704
The FASEB Journal
Volume: 33 Issue: 4 Pages: 5548-5560
10.1096/fj.201802005r
