2016 Fiscal Year Research-status Report
真核細胞の集団での指向走性能率に関する理論と実験の両面からの研究
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16K17777
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
平岩 徹也 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (20612154)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 数値シミュレーション / 細胞間コミュニケーション / 自己駆動体の理論 / 集団遊走 / 走化性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ある種の遊走細胞は、細胞同士が互いに接触した際に細胞間でコミュニケーションを行い、ぶつからないように自らの遊走方向を変更することが知られている。これは一種の接触阻害（contact inhibition of locomotion、以下CILと略称）と呼ばれる細胞間コミュニケーションである。
まずマクロファージ様に分化された培養HL60細胞の遊走の位相差顕微鏡観察を行い、当細胞においてこのCILが起こっていることを見出した。
そこで、互いにCILを行う細胞集団の遊走の数理モデルを構築し、集団での遊走挙動の数値シミュレーションを行った。細胞数理モデルの構築には、自己駆動体と呼ばれるエネルギーを消費しつつ定常的に動き回る物体の数理モデルを応用している。シミュレーションの主な結果として、CILと排除体積効果（細胞同士が物理的に重なり合えない効果）が組み合わさると、自然と集団中の細胞達の遊走方向がそろうことを発見した。その結果の定量化には自己駆動体の集団運動の理論で用いられてる手法を活用している。また、走化性の刺激を加えた場合の集団遊走のシミュレーションも行った。結果、孤立した細胞の場合には正しい方向に走化性できないような小さな刺激に対しても、集団の場合には遊走方向がそろう現象に由来して精度良く走化性できるようになり得ることも見出した。
現在数値シミュレーションの結果に対する論文を査読付きの学術雑誌に投稿中である。また、国内の会議において口頭発表も行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
細胞実験に関する課題の進捗がやや遅れている。まず、興味ある種類の細胞間コミュニケーションを行う系として、また技術的な都合により、当初は遊走細胞として細胞性粘菌とHeLaを用いる予定であったところを、マクロファージ様に分化したHL60細胞を用いることに変更した。実験結果の解析のための手法は整ってきているが、これまでのところ得られた実験データの数が少なく、実際に解析を行い数理モデルの物理パラメータを同定するには至っていない。
数値シミュレーションに関する課題は順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず低細胞密度における実験データを集め、その解析により物理パラメータの同定を行う。その後に高細胞密度における実験データを集め、数値シミュレーションにより既にみられている細胞遊走方向がそろう現象が実際に起こるかを検証する。最後に走化性の刺激を与えた実験を行い、その実験結果とシミュレーション結果の比較を行う。細胞としては今後もマクロファージ様に分化したHL60細胞を用いる。
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| Causes of Carryover |
試薬等消耗品に使用した金額が予定よりも少なかったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
実験に用いる消耗品とコンピューター周辺機器の購入に使用する。
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