2017 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 |
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て５年間に亙る研究を進めている．推定には２種類の方法を考えることにした．第１は切断法である．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．この方法は組織がある程度硬化してきている尾芽胚期の胚に用いている．第２は刺入法である．内部に染料を満たした直径50μm程度のマイクロピペットを胚に刺入し，染料を排出しつつ針を抜去し，胚内に染料の微小カラムを形成する．予備実験より，張力が作用するほどその方向に長い穿孔が形成されることが判ったので，微小カラムの形状から胚内部の力の方向が推定できると期待している．この方法は力の大きさの定量的な解析には不向きであるが，組織が非常に柔らかくとも実施可能なため，原腸胚に主に用いている．
今年度は，刺入法に関しては，微小カラムの３次元形状を求めるため，刺入後の胚を凍結し，クライオトーム切断を繰り返すことで連続断面を得て，微小カラムの３次元形状を求める装置を試作した．このため，従来，３時間以上かかっていた微小カラムの３次元形状計測が30分以内で可能となった．また，切断法に関しては，組織内の力分布を定量的に明らかにするためには組織内部の３次元形状が必要であるが，これを明らかにするために尾芽胚を透明化して内部構造を一気に観察する方法を開発した．尾芽胚の透明化には成功したが，透明化に伴い，胚が膨潤して形状が変化する点が問題として残された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
胚内部の力学環境の推定に関して，切断法と刺入法の２種の方法をを考案し，これら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が，人的資源をこちらに重点的に配置せざるを得ないために，胚内の収縮関連タンパクならびに各種発生制御因子の可視化については手つかずの状況にあるため．
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| Strategy for Future Research Activity |
まずは胚内部の３次元的な力学環境の推定を重点的に進め，その後，胚内の収縮関連タンパクならびに各種発生制御因子の可視化について取りかかるようにする．
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