Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
動物の胚発生・組織再生はシグナル伝達によって制御され、高い再現性で実行される。そのためには、シグナル情報は様々なノイズが存在しても正確に伝わる仕組み（頑強性）を有する。しかし、実際の生きた動物個体内の組織におけるシグナル伝達の頑強性の実態は理解が進んでいない。本研究では、ゼブラフィッシュを用いてin vivoシグナル定量イメージング解析系によって得られた定量データと数理モデルなどによる物理学的アプローチにより“in vivoシグナル伝達の頑強性の設計原理”を解明することを目指す。
動物の胚発生・組織再生はシグナル伝達によって制御され、高い再現性で実行される。そのためには、シグナル情報は様々なノイズが存在しても正確に伝わる仕組み（頑強性）を有する。しかし、実際の発生・再生過程の組織におけるシグナル伝達の頑強性の実体は理解が進んでいない。我々は、ゼブラフィッシュ胚におけるWntシグナルによる前後パターン形成をモデルとして、in vivoにおけるシグナル伝達の頑強性の実体解明を進め、開発したin vivoシグナル定量系と摂動誘導系を用いて、発生組織におけるシグナル伝達の頑強性の定量的理解を目指し、”in vivoシグナル伝達の頑強性の設計原理”を解明し、「生命の情報物理学という生物学と物理学の間の新たな学際領域の開拓」を目指す。そのために、以下の計画によって研究を遂行した。計画(１) シグナル勾配の軽微なノイズに対する修復機構の解明：Wntシグナル異常を持つ細胞を導入してシグナル勾配にノイズを引き起こし、シグナル異常細胞及び隣接細胞群におけるWntシグナル活性の動態やこれら細胞群の移動・形態変化等をリアルタイム解析し、細胞死以外にも細胞移動や細胞周期停止による修復プロセスを示唆する結果を得た。計画（２） シグナル勾配のノイズ修復方法を決定するノイズ強度の閾値の定量解析：「異常細胞と隣接細胞のWntシグナル活性差」と「異常細胞の細胞死」の関連を定量解析する。これにより、細胞死を介した修復と介さない修復のどちらを選択するかの閾値となるノイズ強度を解明する。これらの解析に必要な各種レポーター（Wntシグナル、細胞死）のトランスジェニック系統の作製を行い、樹立できた。計画（３） ノイズ修復方法を決定するノイズ強度と細胞間相互作用の関係の定量解析：細胞間張力などの物理学的性質を定量する。いくつかの実験から細胞間張力などの関与を示唆する結果が得られた。
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2022 2021 2020
All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results, Peer Reviewed: 2 results, Open Access: 2 results) Presentation (5 results) Book (1 results)
Nature Communications
Volume: 13 Issue: 1 Pages: 1-15
10.1038/s41467-022-29061-6
Journal of Cell Science
Volume: 135 Issue: 2 Pages: 1-14
10.1242/jcs.258550
