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血管網を作る - 内皮細胞の自己組織化現象の実験と理論による解明

Publicly Offered Research

Project AreaFrom molecules, cells to organs : trans-hierarchical logic for higher-order pattern and structures
Project/Area Number 25127708
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 InstitutionKyushu University

Principal Investigator

三浦 岳  九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (10324617)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥9,490,000 (Direct Cost: ¥7,300,000、Indirect Cost: ¥2,190,000)
Fiscal Year 2014: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2013: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Keywords血管内皮細胞 / パターン形成 / 数理モデル / 血管形成 / VEGF / 拡散
Outline of Annual Research Achievements

血管内皮細胞がメッシュワークを形成するメカニズムに関して、これまではVEGFの濃度勾配をベースにした走化性モデルや、細胞外基質の変形を基盤としたモデルが提案されてきた。我々は、フィブリンゲル内でのヒト臍帯由来内皮細胞 (HUVECs) のパターン形成ではこのどちらも働いていないことを実験的に検証した。次に、内皮細胞がパターン形成の最中に活発にfilopodiaを伸ばしてランダムな運動をしていることに着目して、細胞がランダムサーチで繋がってメッシュワーク構造を形成するモデルを提唱した。この枠組みは時間ダイナミクスがないシンプルな系だが、既存のパーコレーション理論と関連づけられることが期待される。また、個々の細胞がどの範囲まで探索できるかに関して、細胞質を染色して計測し、deconvolution処理で細胞質の存在範囲を算出した。しかし、現在の方法では非常に細いfilopodiaについては観測できていない可能性があるため、さらなる手法の発展が必要である。
また、フィブリンゲル内でのメッシュワーク形成後、ヒト肺由来線維芽細胞 (LF)と内皮細胞を共培養すると、内皮細胞が管腔を形成し、その中に液体を流せるようになる。このような管腔形成に関しては、先程のランダムコネクションモデルの結果のビットマップ画像を初期状態として、管腔が一定速度で広がっていく形のモデルを作成した。これによって実際の管腔構造と極めて近い形状が数値計算で再現できるようになった。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2014 2013

All Presentation (5 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Presentation] Modeling cell-cell interaction and random cell movement in collective migration of MDCK cells2014

    • Author(s)
      三浦 岳
    • Organizer
      NIBB conference
    • Place of Presentation
      岡崎国際会議場
    • Year and Date
      2014-11-17
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Collective migration of lung epithelial cells during branching morphogenesis2014

    • Author(s)
      三浦 岳
    • Organizer
      日本生化学会
    • Place of Presentation
      京都国際会議場
    • Year and Date
      2014-10-17
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Regulation of morphogen diffusion affects spontaneous pattern formation in development2014

    • Author(s)
      三浦 岳
    • Organizer
      日本発生生物学会
    • Place of Presentation
      ウインクあいち
    • Year and Date
      2014-05-31
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 発生現象の数理モデル化とその実験的検証2013

    • Author(s)
      三浦岳
    • Organizer
      博多応用数学セミナー
    • Place of Presentation
      リファレンス駅東ビル
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 発生における自発的パターン形成2013

    • Author(s)
      三浦岳
    • Organizer
      細胞システムコロキウム
    • Place of Presentation
      理研BSI
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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