2018 Fiscal Year Research-status Report
定量データに立脚した四肢形態形成過程の力学モデルの構築
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16KT0081
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
森下 喜弘 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (00404062)
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| Project Period (FY) |
2016-07-19 – 2020-03-31
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| Keywords | 発生動態 / 理論生物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
形態形成過程をシステムとして理解するためには、(I) 組織変形動態の解明：器官固有の形態が作られる過程で、いつ・どこで・どの程度、組織が成長・変形したかを数値的に明らかにすること。(II) 組織力学の定量解析：物体の変形を引き起こす直接的な原因は力であり、(I)で明らかとなった組織変形動態を引き起こす組織内応力分布・細胞物性の異方性を明らかにすること。が必須であり、(I)と(II)で得られた変形と力に関する全情報を反映した力学モデルを構築し、想定される形態決定機構の検証と予測を行うことによって初めて形態形成メカニズムを定量的に論じることが可能となる。(I)は申請者の先行研究によって四肢発生過程における体積成長と変形異方性の時空間パタンは分かっている。本研究では形態形成メカニズムを理解するために必須となるもう片方の情報である、組織力学情報に焦点を当てる。四肢発生を対象に、実験研究と理論研究の両サイドから以下の研究項目に取り組む。
【実験課題1】肢芽上皮組織内の応力異方性と細胞形状の時空間マップ作成；【実験課題2】肢芽上皮細胞の物性異方性の時空間マップ作成；【実験課題3】組織内応力・細胞物性異方性を生み出す分子の探索；【理論課題1】連続体シミュレーションによる組織内応力分布の計算と予測；【理論課題2】体積成長と大変形を伴う超弾性体力学モデルの構築と応用。実験・理論課題ともに概ね順調に進んでいる。理論課題に関しては、力学モデリングに関する結果を昨年論文発表し、今年度は、連携研究者である名古屋大学鈴木孝幸准教授らとともに実験課題１と２を精力的に進め、データを蓄積している（論文投稿準備中）。最終的にデータを反映したモデリングを行い、四肢形態決定機構の本質を明らかにすることを目指す。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要で述べたように、今年度は連携研究者である名古屋大学鈴木孝幸准教授らとともに実験課題１と２を精力的に進め、データを蓄積している（論文投稿準備中）。
当初の研究計画に対して、おおむね順調に進められている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、実験課題１と２の結果を論文にまとめるとともに、実験データを反映した力学モデリングを行い、四肢形態決定機構の本質を明らかにすることを目標にし、当初の研究計画完遂を目指す。
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| Causes of Carryover |
当初の計画では、計画前半で得られる理論・実験に関するデータの解析やプログラミング補助の目的で研究協力者を雇用して効率的に研究課題を遂行する予定であった。しかし、昨年度は理論研究課題が順調に進んだため、そちらを優先的に行い論文掲載まで持っていくこととした[Kida and Morishita, 2018]。今年度は、引き続き理論構築に力を入れたことと、実験データの蓄積が中心となったため、データ解析等に割くエフォートは最終年度で行うことに予定を変更したことが、次年度使用額が生じた理由である。この変更により、研究全体の計画として問題は生じないと判断する。
（使用計画）
最終年度において、データ解析やプログラミング補助の目的で研究協力者を雇用することで使用する予定でいる。
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