2022 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanochemical feedback and emergence of tissue function in luminal tissues
| Project Area | Mechanical self-transformation of living systems |
|---|
| Project/Area Number |
22H05168
|
|---|
| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
|---|
Principal Investigator |
Phng LiKun 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (70794098)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
進藤 麻子 熊本大学, 発生医学研究所, 准教授 (60512118)
藤森 俊彦 基礎生物学研究所, 初期発生研究部門, 教授 (80301274)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-06-16 – 2027-03-31
|
| Keywords | メカノケミカルフィードバック / 管腔組織 / 組織構築 / 管腔メカニクス |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
血管 (ゼブラフィッシュ)、甲状腺 (アフリカツメガエル)、子宮 (マウス) を対象とし、それぞれの器官形成において、[1]内腔が有する力の評価、 [2]現象の基盤にある分子・細胞生物学的機構の解析、[3]1と2の相互作用であるメカノケミカルフィードバックがもつマクロスケール効果の検証を行うため、それぞれ以下の内容を実施した。ゼブラフィッシュ血管では、血管の発生および再構築中の血管内の力の変化を捉えるために、半自動のハイスループット蛍光イメージングおよびその解析を行なった。これにより、受精後2日から6日のゼブラフィッシュ全身で、赤血球の流れ、血管内腔の直径、およびヘマトクリット値を測定し、異なる血管における血液の粘度と内壁のせん断応力を計算することができた。全ての血管タイプでせん断応力の変化を特定し、受精後6日目にはせん断応力が0.3Pa以下に低下することもわかった。ツメガエル甲状腺では、内腔の力学状態の変化が甲状腺の形態形成に影響するかを検証するため、細胞の浸透圧を変化させて内腔内容物の量の操作を試みた。その結果、細胞の形態異常は生じたものの、他の種で報告されたような腔の形成異常は認められず、単純に水分の移動と排出によって形成・維持される内腔ではない可能性が考えられた。一方で、透過光による甲状腺形成のライブイメージングを短時間ではあるが行なったところ、内腔が形態を維持したまま移動する様子が見られ、その駆動力について今後解析する予定である。マウス子宮においては、胚着床時における子宮上皮の形態の変化を詳細に明らかにするため、連続切片からの立体再構築像及び透明化後のライトシート顕微鏡撮影像を用いて子宮形態変化の3D画像解析を行った。また、子宮上皮細胞の初代培養系を確立した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
人材確保に時間を要したため。
|
| Strategy for Future Research Activity |
ゼブラフィッシュ血管研究においては、今年度使用した血流測定値を引き続き使用し、新たに3D計算流体力学モデルを開発してより高い空間分解能で血管ネットワーク内の圧力分布を計算する。また、血流がもたらす力がゼブラフィッシュの内皮細胞のアクチン細胞骨格にどのように影響するか検証する。ツメガエル甲状腺については、内腔内容物の力学特性を明らかにするため、内容物の単離とその解析を試みる。また、蛍光タンパク質を発現したトランスジェニック幼生を用いて細胞レベルの甲状腺ライブイメージングを行う。マウス子宮に関しては、子宮上皮の形態変化をもたらす物理特性を明らかにする。子宮内膜上皮、それを取り囲む間質細胞及び子宮筋の動き及び機械的力のいずれが子宮上皮組織の形態変化を制御するか調べる。更に、着床時におきる子宮上皮細胞の化学特性の変化を質量分析により明らかにする。
|
