2021 Fiscal Year Annual Research Report
筋細胞群知能：昆虫変態時の筋肉リモデリングにおける相転移的動態の理解
| Project Area | Heterogeneous swarm intelligence: Innovative design of swarm intelligence inspired by collective behavior of variety of cells |
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| Project/Area Number |
21H05105
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
梅津 大輝 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (60620474)
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| Project Period (FY) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| Keywords | 群知能 / ヘテロ性 / 細胞遊走 / 組織リモデリング / 骨格筋 / 形態形成 / 自己組織化 / ライブイメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、生体内を動き回る細胞がどのようにして機能的な構造を形成するかの問いに答えるために、細胞が創発する群知能という視点から現象を理解することを目指している。ショウジョウバエの変態期に起こる筋肉リモデリング過程では、古い筋繊維が一旦バラバラになって再集合し、新しい筋繊維に寄与していることが研究代表者の独自の実験結果によって示唆されていた。一見バラバラに動き回る筋断片は徐々にスピードを落としながら１日半ほど動き回り、いつの間にか網目状のパターンに配置する。この秩序構造の形成メカニズムに注目し、まずは細胞の動きを定量的に評価するためのプラットフォームづくりを行った。1. 細胞の動きを３次元的に捉えるために最適な顕微鏡撮影システムの検証、2. 細胞を自動で認識する画像解析システムの検証、3. 認識した細胞を時間を追って追跡する最適な手法の検証、4. 得られた細胞トラッキングデータを定量的に解析する手法の検討を行った。2.及び3.に関しては効率と正確性については改善の余地が残されていると考えているが、他の課題については十分な進展があった。また、「ヘテロ群知能」研究計画班A01の加納との共同研究により、自己駆動粒子系の形態形成のための新規の数理モデルのプロトタイプを構築した。さらに、次年度以降に計画している細胞動態のin vivoでの時空間的な遺伝学的操作を可能にするショウジョウバエ系統の作成を行っており、樹立しつつある複数の系統について系統の確認とそれらを用いた実験条件の検討を現在行なっている。
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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
初年度は実質半年間と限られた時間であったが、顕微鏡撮影システムの検証やトラッキングデータを定量的に解析する手法について当初見込みよりも進展し、次年度以降の解析の基盤作りができたことからおおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
細胞の認識の精度の向上と認識した細胞のトラッキングの精度及び効率化の向上を行う。深層学習を用いた画像解析に関する高い専門知識を有する研究者との共同研究を展開するなどして、さらなる効率化を目指す。また、新しい顕微鏡撮影システムが導入されることから、撮影に関してはこれまで以上に効率化できることが期待される。また、細胞集団のヘテロ性について検証するために、シングルセルRNA-seqを行う。まずは、サンプル調整の条件検討を行い、条件の最適化をする。また、構成論的アプローチとして、A01班との共同研究によって引き続き数理モデルの構築を進める。
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| Remarks |
学術変革B「ヘテロ群知能」領域のホームページ
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Research Products
(3 results)
