2017 Fiscal Year Annual Research Report
Modeling of 3D morphogenesis through rotational and collective cell migration
| Project Area | Discovery of the logic that establishes the 3D structure of organisms |
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| Project/Area Number |
15H05859
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
武田 洋幸 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (80179647)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | ゼブラフィッシュ / 体節形成 / 3次元 / シミュレーション / 形態形成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は以下を実施した。
①全細胞の動態の観察・記録およびPC上でのバーチャル体節の再現 ②力の測定 ③体節３Dモデルの構築およびシミュレーション実験 ④in vivoでのモデルの検証（摂動によるモデルの検証）
①について。体節全細胞の動態データをまずは１個体から取得し、再現性のあるバーチャル体節を構築した。また、細胞の伸長方向への配置換えなどを、時間分解能を上げたトラッキングデータから定量化した。さらに、細胞形態についても細胞膜のデジタルデータをPC上で再現できるように、先端バイオイメージング支援プラットフォーム（ABiS）の支援を受けて技術的に完成させた。完成したバーチャル体節では、体節を構成するすべての細胞、約200細胞の、体節組織伸長に伴う（3時間）、核の移動、移動に伴う形態変化、組換えの方向と組換え時の細胞形態の変化が記録されている。②について。組織の応力を蛍光で測るトランスジェニック個体の作成は、他の手法で代用可能であるので、中止した。③について。前年度に「細胞集団の回転運動によって発生する局所的な渋滞が細胞の配置換えを誘発し体節を伸長させる」という仮説に基づき、体節３Dモデルを構築した。バーチャル体節を再現できるパラメータ条件を検討した。④について。上記の体節３Dモデルをin vivoで摂動実験により検証した。Rac1の機能阻害コンストラクトを体節内でモザイクに発現させることで実験的に渋滞箇所を作り出すことに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
完全なバーチャル体節は一個体の体節で完成した。細胞形態の正確な抽出が自動化できず、手作業でやる必要があるため、予想より時間がかかっている。しかし、方法論、および一個体のデータをもとに、細胞の組換え頻度、位置について、正常胚およびRac１移植胚での実験を進めることができた。これらのデータを取得したことにより、組織全体の傾向、伸長のロジックの仮説と検証を、シミュレーションを用いて行うことができた。したがって、研究は着実にそして概ね進捗したといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験手法が確立し、さらに作業仮説も検証を進めている状況である。論文発表のために、実験の個数を増やし、データの信頼度を向上させることが残された課題である。次年度は積み増したデータをもとに実験結果を論文として公表することに注力する。
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