2016 Fiscal Year Annual Research Report
Establishment of visualization of stress distribution in fresh embryos toward understanding of morphogenesis from biomechanical viewpoint
| Project Area | Discovery of the logic that establishes the 3D structure of organisms |
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| Project/Area Number |
15H05860
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
松本 健郎 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (30209639)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉田 修啓 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20532104)
田村 篤敬 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (30394836)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | バイオメカニクス / 力学解析 / 組織・細胞 / 発生・形態形成 / 生物・生体工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
胚を様々な断面で切断した際の断面の凹凸を調べるなどの方法で，発生途中の胚内部の応力分布を明らかにすることを目指し，５年間に亙る研究を進めている．内部に局所的に引張とその反作用としての圧縮が作用した物体があった場合，これを力の作用方向と垂直な断面で切断すると，引張力の作用していた部分は陥没し，圧縮力の作用していた部分では突出する．この切断面の凹凸分布とスティフネス分布を調べ，計算機解析と組合わせることで，断面を平面に戻すのに必要な応力分布を求めると，これが胚内部の応力分布と見なせる（切断法）．
試料には従来，アフリカツメガエル原腸胚を用いてきたが，試料が非常に柔らかく，切断面の詳細な形状を議論するのは困難であるため，切断法を用いた議論の対象としては，より発生が進み組織が硬くなりつつある尾芽胚を用いることにした．また，これまでデータを蓄積してきた原腸胚については，胚組織に直径50μm程度のガラスマイクロピペットを刺入・抜去した後の刺入孔の形状から力分布を推定する方法（刺入法）を思いつき，予備実験として原腸胚組織（アニマルキャップ）を寒天に包埋し，引張りを加えつつ穿孔したところ，引張に伴い引張方向に長い孔が形成されることが判り，穿孔形状から力の作用する方向の推定の可能性が示された．
試料の断面の弾性率分布に関しては，試料断面に散布したビーズの沈み込み量からを試料表面のヤング率分布を求める方法を試みているが，ビーズが固まって落ちることが問題であった．そこで，ビーズを等間隔に落下させるために，300μm間隔に直径40μmの孔が正方格子状にあいた板を作製し，これに直径100μmのビーズを吸引して，試料切断面の直上で吸引を停止し，振動を加えることが落下させる系を確立した．これによりビーズをある程度等間隔に落とすことが可能となったが，ビーズが落下しない場合が多い点などが問題として残された．
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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
当初計画した胚表面の力学環境の推定に関してはあまり進展していないが，胚内部の力学環境の推定に関しては，当初計画していた切断法だけでなく，刺入法を考案し，この方法による胚内部の力学環境の評価が可能になりつつあるため．
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| Strategy for Future Research Activity |
胚表面の力学環境の推定に関しては，他の研究グループからも少ないながらも報告があるため，内部の力学環境の推定に集中する．
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