2017 Fiscal Year Annual Research Report

卵割期の細胞配置パターンの定量計測と数理モデルの構築

Research Project

Project/Area Number	16J09469
Research Institution	National Institute of Genetics
Principal Investigator	山本一徳国立遺伝学研究所, 構造遺伝学研究センター, 特別研究員(PD)
Project Period (FY)	2016-04-22 – 2018-03-31
Keywords	発生生物学 / 初期胚発生 / 線虫 / Cell mechanics / 原子間力顕微鏡
Outline of Annual Research Achievements	H29年度は、これまでに得られた実験結果をまとめて論文を作成し、海外の学術雑誌への掲載を目指した。特別研究員が筆頭著者として受け入れ研究者と共に論文を執筆した。Development誌においてリバイスを受け、追加の実験を行ない論文掲載に至った。追加の実験では、２細胞期から４細胞期にかけての細胞の分裂方向のパターンが野生型とは異なる場合に卵殻形状の違いとともに細胞がどのように配置するのかを調べた。そして、構築した数理モデルが分裂方向のパターンが異なる場合においても有用かどうか検討した。本研究で提唱された数理モデルは細胞の分裂パターンが異なる条件でも実際の観察結果を再現することがある程度できているため、他線虫種を含めた様々な細胞配置パターンを再現・予測することができると考えられた。これまでは胚発生の初期段階における多様な細胞配置パターン形成の力学的な機構はほとんど分かっていなかったが、本研究により、細胞の周囲を覆う空間的な制約の形状と細胞間力(細胞同士の押し合う力や引き合う力)の二つの要素の違いによって線虫胚における多様な細胞配置形成が決まることが明らかとなった。次の課題として、数理モデルで仮定した細胞間力が実際のC. elegans初期胚でどう働いているのかは明らかではなかった。そのため、細胞間力の大きさと細胞間距離の関係を実際に測定することを目的として、Atomic Force Microscopy(AFM)を用いた実験を新たに計画した。JSPSとERCとの協力による特別研究員の海外渡航支援事業を利用してCell mechanicsが専門のUniversity College London(UCL)のGuillaume Charras教授にコンタクトをとった。５ヶ月間の滞在でAFMの使い方を習得し、細胞表層のアクトミオシンの細胞間力への寄与について知見を得ることもできた。
Research Progress Status	29年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	29年度が最終年度であるため、記入しない。