2017 Fiscal Year Annual Research Report
Spatio-temporal control of cellular microenvironment to direct collective cell formation
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15H05512
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
萩原 将也 大阪府立大学, 研究推進機構, 講師 (00705056)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 細胞集団形成 / 細胞行動 / 培養環境制御 / 三次元培養 / 気管支分岐形成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに反応拡散モデルを用いて，気管支上皮細胞の二次元パターン形成のシミュレーションを達成してきた．一方で，細胞間の力学的な相互作用や細胞－基質間の相互作用については一切考慮してこなかったが，細胞行動に影響を及ぼしていることは間違いない．より複雑な組織の形成メカニズム解明および体外での組織再生を目指すためには細胞レベルでの行動原理の解明が不可欠であり，力学・化学相互作用のいずれも無視できない．そこで本研究では、力学・化学両方の相互作用を合わせたハイブリッドモデルを構築し， 気管支上皮細胞が集団でパターン形成を行う過程において，集団内における個々の細胞が従うルールを解析することを本年度は行った．
まずフォトリソグラフィーを用いてin vitro細胞培養実験系を制御した上で，実験を数理モデルの理想的な環境に近づけ，さらに実験と数理モデルのフィードバックを繰り返すことで，仮定したルールの妥当性を明らかにする．また，細胞行動を二次元に限定することにより，計測系を大幅に簡略化し膨大な量の細胞行動データの取得を達成した．
反応拡散モデルによる集団形成に加え，粘弾性による力学相互作用を細胞行動モデルとして仮定し，細胞を面積をもつ粒子に見立てて力学-化学ハイブリッドモデルを構築した．力学・化学どちらかの相互作用のみを考慮したモデルでは表すことができなかったin vitro実験における細胞動態を，ハイブリッドモデルでは表現することができた．
さらに三次元培養についても，昨年度までに構築したCUBE型培養器を用いて，複数面からスキャニングした蛍光イメージを再構築することで，低倍レンズを用いても高解像に三次元イメージングすることを達成した．
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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