2018 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of the steering in cell migration
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16K18537
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
中島 昭彦 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (90612119)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 細胞運動 / 走化性 / 細胞極性 / マイクロ流路 / 微細加工 / 深層学習 / 機械学習 / ハイスループット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
遊走性細胞の走化性の運動特性についてのルールの解明を目指し、昨年度までに、フォトリソグラフィを用いた微細加工技術と共焦点顕微鏡観察系の融合による、ハイスループットライブイメージング計測系を構築した。これまでの細胞遊走の先行研究の多くでは、せいぜい10から数十細胞分の遊走動態を解析していたのに対して、本計測系では、1000を超える細胞についての膜変形や細胞内分子動態解析が実現された。その結果として、大量の生細胞動態の画像処理が必要になるという新たな問題が生じたため、そのボトルネックを解消することを目的に、深層学習を利用した細胞輪郭の自動検出を実現し、大量の画像処理を自動的に行えるようになった。それらから、粘菌アメーバと好中球様培養細胞株HL６０の移動速度と細胞極性動態が細胞サイズに依存することを見出した。細胞サイズが中程度の場合、移動速度と細胞サイズは正の相関を示し、F-actinの細胞局在動態から評価した細胞極性は単一の方向、誘引物質濃度の高い方向に安定していた。ある一定サイズを超えた大きい細胞では、細胞サイズが大きくなるにつれてむしろ移動速度は減少し、細胞は誘引物質濃度の高い側のみならず低い側に先導端を形成し双極的な極性を示した。細胞サイズが小さくなると、先導端が一方向に安定せず誘引物質の高濃度側と低濃度側の間を振動し、その結果、方向的移動が見られなくなった。細胞の誘引物質刺激への応答性と極性動態の関係をさらに調べるため、マイクロ流路を用いて誘引物質方向の時間反転実験系を構築し、誘引物質方向を反転させた場合の方向転換動態解析を現在進行中である。現時点で、誘引物質方向反転に対する細胞極性の誘引物質方向への追従性についても細胞サイズ依存性が見られるという予備的結果を得ており、今後、アクチン関連分子についての薬剤阻害や遺伝子欠損株を用い、さらに解析していく予定である。
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