2016 Fiscal Year Annual Research Report
What determines diversifications of spatial pattern in gene expression among cell populations
| Project/Area Number |
16H02895
|
|---|
| Research Institution | Waseda University |
|---|
Principal Investigator |
木賀 大介 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (30376587)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 人工生命システム / 合成生物学 / 人工遺伝子回路 / 細胞間通信 / 空間パターン |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
一つの細胞が増殖し内部状態を多様化することに伴って形成される空間パターンの形成について、以下の諸要素が影響を与えると考えられる。１：細胞間相互作用。２：栄養の奪い合い。３：細胞成長速度の差。４：遺伝子発現ゆらぎ。５：集団内での位置とその安定性。マイクロ流体デバイスも用いる合成生物学アプローチにより、培養条件、反応速度定数やゆらぎの大きさを変更し、空間パターンの形成にこれら諸要素がどのように寄与するかを、生物実験およびモデリングの両面から理解する。細胞内部状態の多様化は、力学系の観点からは分岐点周辺での細胞群の内部状態の位置とばらつきによって支配されるため、同一のパラメタセットからなる系においても、試行ごとに空間パターンの差異が生じる。本研究では、この差異に注目した解析も行う。本年度は、これまでに実績のある、細胞間通信分子の濃度に依存して内部状態の安定性が決定される人工遺伝子回路を持つ細胞について、新たに、空間パターンの形成を顕微鏡により経時観察した。また、各細胞について、内部状態の運命決定を行うタンパク質濃度の時間変化および各時間でのコロニー内での細胞位置情報がパターン形成に与える寄与を、コロニー形成物理シミュレーションした。観察とシミュレーションの比較から、シミュレーションに細胞ごとの反応ゆらぎを取り込むことが重要であること、栄養または位置に依存した増殖速度差が重要であることがわかった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
観察とシミュレーションは順当に進んでいるが、顕微鏡画像解析の結果、通信分子への感受性条件に予期しなかったばらつきもみられている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
予期しなかったバラつきに対応するため、さらに多くの条件での培養を行い、パターン形成への培養条件の寄与の度合いを解析したのち、制御されたパターン形成に最適な条件を決定した後に、パターン形成への各種要素の寄与の度合いを決定する。
|
