2016 Fiscal Year Research-status Report
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16KT0173
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
西山 功一 熊本大学, 国際先端医学研究機構, 特任准教授 (80398221)
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| Project Period (FY) |
2016-07-19 – 2019-03-31
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| Keywords | 集団的細胞運動 / 血管新生 / 細胞間作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度には、一つの内皮細胞の自律的挙動から血管新生という秩序ある集団的細胞運動が成り立つしくみを、実験と数理モデルを使って理解することを可能とする解析系の確立を目指した。一つは、血管新生動態をex vivoで構成的に再現できる新たな実験系の構築である。まず、血管新生モデルの構築に必要となるマウス由来の血管内皮とペリサイトの初代培養細胞を、質高く簡便に単離・培養する方法を開発した。内皮細胞培養の際に、TGFβシグナル経路阻害剤の添加により内皮間葉転換（EndMT）を抑制し、より質の高い内皮細胞を培養増幅できることがわかった。また、至適濃度の増殖因子PDGF-BBを加えることで、ペリサイト分画を効率よく増幅することが可能であった。次に、単離したマウス内皮・ペリサイトを用いたex vivo血管新生アッセイ系を構築した。それにより、in vivoの血管新生とその際の細胞動態をよく模す現象が再現できた。
もう一つは、in silicoにおける定量的細胞動態解析システムと数理モデルの構築である。研究協力者であるKohn-Luque、De Backらと共に、まず、1内皮細胞における細胞移動と細胞形状の時間変化を抽出する機械学習をベースとした方法を構築した。同方法を用いることで、細胞を蛍光標識することなく微分干渉画像データから1細胞動態に関する様々な情報を抽出することが可能となった。現在、抽出したデータから平均2乗変位、自己・相互相関関数などを求め、1内皮細胞における細胞移動の特徴を抽出している。また、主成分解析による細胞形状変化パターンの特徴の抽出と、細胞移動との関連性を検討できるまでに至った。さらに、Morpheusなどのプラットフォームを用いて1内皮細胞動態をシミュレーションするシステムをまず構築し、今後の血管新生細胞動態のメカニズム解析に応用展開する準備を進めた。
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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
本年度に予定していた血管新生の新たな構成的実験系の構築、細胞動態の定量的評価系の構築、数理モデルの構築という本研究の柱となる3つの項目はほぼ達成できているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度においては、予定通り、まず、単離した内皮細胞を2から数個の単位で接着させ、多細胞動態を質高く解析するための実験系の確立を行う。それにより、細胞接着により細胞運動が制御されるしくみ（規則性など）の抽出を行う。また、アクチンなどの細胞骨格分子やそれを制御しているRac、Rhoなどの小分子Gタンパクの細胞内局在や活性化を可視化し、その時空間動態を細胞動態と絡めて解析することで、細胞接着依存的な細胞運動メカニズムを推定する。さらに、それに関与しうる分子経路に、薬理学的もしくは遺伝的に介入することで、細胞接着依存的な細胞運動を制御する分子メカニズムを探る。併せて、1内皮細胞の細胞運動の数理モデルを基に、実験によって得られてくる細胞接着依存的な細胞運動制御メカニズムを組み込んだ多細胞運動モデルの構築へと発展させる。シミュレーション予測と実験的検証を繰り返しながら、血管内皮細胞が秩序ある多細胞運動を行うための細胞接着依存的な細胞運動制御メカニズムの解明を、分子・細胞レベルで進める。
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| Causes of Carryover |
当初計画していたマウスからの初代血管細胞の単離が順調に進んだため、その実験にかかる予定であった消耗品費用が予定より少額で済んだ。また、予定していた技術補佐員雇用を実現できなかったため、人権費が浮いた形となった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度において、繰越分をあわせて技術補佐員雇用費として使用し、研究のさらなるスピードアップを図る。また、当初研究計画には予定していなかったが、研究進行と共に必要性が浮上してきた新たな実験を遂行するための費用として計画する。
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