2015 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Discovery of the logic that establishes the 3D structure of organisms |
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| Project/Area Number |
15H05861
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
井上 康博 京都大学, 再生医科学研究所, 准教授 (80442929)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 生物物理学 / 計算力学 / 形態形成 / シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
器官・組織の３Ｄ形態形成における普遍的な力学原理のひとつを明らかにすることを目的とし、上皮シートの折りたたみを基本変形によって理解することを目指している。上皮シートが立体的な組織に変形するためには、組織の面外への変形（面外変形）が必要不可欠であることから、面外変形に、どのような力学条件が必要であり、その力学条件は細胞のどのような活動によって実現可能であるかを明らかにする必要がある。本年度は、３Ｄバーテックスモデルを用いた力学シミュレーションによって、２次元シート状の収縮細胞の配置パターンに応じて、シートの面外変形の方向や形成される組織の形を調べた結果、シンプルなルールによって、陥入の方向を頂端側・基底側に変化させられること、複数の折りたたみ構造を作れることがわかった。加えて、シートの面外方向に管構造を作る仕組みの１つとして、細胞分裂の方向性と増殖領域のパターンが重要であることを新たに見出した。これら２つの知見を合わせることにより、領域内で扱う成虫原基の折りたたみに関して作業仮説の１つとなるシミュレーションを行うことができるようになった。
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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
細胞シート内の頂端収縮する細胞配置に関する空間的パターンと面外変形方向について、シミュレーションを行い、面外変形方向を規定するシンプルなルールの１つを見出すことができ、初年度の計画目標を達成することができた。さらに、新たに、管構造を作る仕組みの１つとして、細胞分裂の方向性と増殖領域について、知見を得ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
空間的パターンとして、頂端収縮する細胞の配置に加えて、頂底極性に応じた力学的な物性の違いも重要であることが示唆されており、極性に応じたパターンを考慮した数理モデリング、シミュレーションを行う。管構造を作る仕組みについて、さらに別の因子の可能性についても検討する。面外変形方向を規定するシンプルなルールと、管構造を作り出す仕組みを合わせて、領域内で扱う成虫原基の折りたたみ構造のシミュレーションに着手する。
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