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2018 Fiscal Year Annual Research Report

動く細胞における情報コーディング様式の包括的解析

Research Project

Project/Area Number 17H01812
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

澤井 哲  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (20500367)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 片桐 晃子  北里大学, 理学部, 教授 (00322157)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords細胞運動 / 免疫細胞 / 走化性 / 入出力関係
Outline of Annual Research Achievements

免疫細胞などの速い細胞の動きは、誘引分子濃度の空間勾配だけでなく、その時間変化、履歴、ノイズ成分などによって運動が変調される。これらの特性は、複雑な環境下で目的の細胞や組織に正確に到達することに深く結びついていると考えられる。本研究では、免疫細胞を中心とした生細胞イメージング測定を、マイクロ流体デバイスを用いた動的な刺激制御と組み合わせておこない、方向検知機構、履歴による極性のメモリー効果、刺激物質濃度に依存したランダム運動の制御について、外部刺激がいかにこれらを変調するかを明らかにすることを目的とした。本年度は、昨年度作出した、Cdc42, Ras, Racの各種FRETプローブ、PI3キナーゼ活性化をAkt/PKBのPHドメインとGFP,RFPの融合タンパクを発現するHL60細胞の安定発現株を用いた解析を引き続きおこなった。低い天井高の観察領域流路を天井高のソースチャンバーで挟んだ、二層のマイクロ流路を用いて、勾配の時間的変化、反転操作をおこない、先導端形成の生細胞イメージングをおこない、応答特性を特徴付けた。その結果、Cdc42の活性化はfMLPの一様濃度上昇にたいして、適応的な応答を示すこと、比較的変化のはやい進行波刺激にたいしては、同様の応答が見られるのい対し、より遅い進行波に対しては、明確な応答がみられないことが明らかになった。さらに光遺伝学的にCdc42活性を異所的に誘導すると、刺激とは独立に先導端形成がみられるため、勾配への方向転換においては、Cdc42依存的な時間濃度変化に依拠するものと、より遅い時定数のCdc42活性の変動に依存しないものがあることが示唆された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

多検体解析チャンバーは、データ測定まですすんだが、進行波刺激への応答に興味深い発見がつづき、時間的、人的制限のため、後者の解析にしぼることとした。

Strategy for Future Research Activity

刺激の時間変化の時定数依存性が、Cdc42活性レベルで明らかになったことから、fMLPに加えて、これとは異なる時定数の応答をひきおこすと考えられる、LTB4、ケモカインSDF1について調べることとする。

  • Research Products

    (20 results)

All 2019 2018

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 6 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Tissue self-organization based on collective cell migration by contact activation of locomotion and chemotaxis2019

    • Author(s)
      Taihei Fujimori, Akihiko Nakajima, Nao Shimada and Satoshi Sawai
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      Volume: 116(10) Pages: 4291-4296

    • DOI

      10.1073/pnas.1815063116

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] A machine learning and dynamical modeling approach to morphology landscape of migrating cells2019

    • Author(s)
      澤井 哲
    • Organizer
      1st International symposium on Interdisciplinary Approaches to Integrative Understanding of Biological Signaling Networks
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Search strategy in fast-migrating cells: direction sensing, memory, and polarity2019

    • Author(s)
      中島昭彦
    • Organizer
      Reinforcement Learning & Biological Intelligence: Learning from biology
    • Invited
  • [Presentation] 強い基質接着条件で現れる細胞性粘菌の扇形移動形態の解析2019

    • Author(s)
      本田玄
    • Organizer
      定量生物の会第9回年会
  • [Presentation] 変動する誘引分子濃度勾配に対する好中球様HL60細胞の走化性の定量的解析2019

    • Author(s)
      石田元彦
    • Organizer
      定量生物の会第9回年会
  • [Presentation] 深層学習による細胞運動の形状解析2019

    • Author(s)
      井元大輔、斉藤稔、澤井 哲
    • Organizer
      2019年電子情報通信学会総合大会
  • [Presentation] 接触誘導型の追従運動と走化性の2つの集団運動による自己組織化2018

    • Author(s)
      澤井 哲
    • Organizer
      第41回日本分子生物学会年会ワークショップ「生物における自発的秩序形成」
    • Invited
  • [Presentation] 反応拡散とフェイズフィールドから理解する細胞変形と集団ダイナミクス2018

    • Author(s)
      澤井 哲
    • Organizer
      第56回日本生物物理学会年会シンポジウム 「いきた形の新規生成に挑む、理論モルフォダイナミクス " Theoretical morphodynamics - towards understanding emerging shapes of life"」
    • Invited
  • [Presentation] 細胞性粘菌にみるアメーバ界の多細胞性2018

    • Author(s)
      澤井 哲
    • Organizer
      東京大学大学院農学生命科学研究科 微生物潜在機能探索(発酵研究所)寄付講座 最終報告会および記念講演会「関わりあう微生物」
    • Invited
  • [Presentation] やわらかさと複雑さから考える生物普遍性2018

    • Author(s)
      澤井 哲
    • Organizer
      日本哲学会第77回大会 学協会シンポジウム「生命とは何か?」
    • Invited
  • [Presentation] Contact activation of locomotion and chemotaxis dictate cell segregation in Dictyostelium2018

    • Author(s)
      Taihei Fujimori, Akihiko Nakajima, Nao Shimada, Satoshi Sawai
    • Organizer
      ASCB|EMBO 2018 meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Cell-size dependent polarity dynamics revealed by high-throughput imaging and machine learning analysis2018

    • Author(s)
      中島昭彦、石田元彦、藤森大平、澤井 哲
    • Organizer
      第56回日本生物物理学会年会
  • [Presentation] Phase-field modeling of complex cell deformation and multi-celllular motion2018

    • Author(s)
      Daisuke Imoto, Nen Saito, Satoshi Sawai
    • Organizer
      第56回日本生物物理学会年会
  • [Presentation] Exploring the basic law that determines the shape of fast moving cells2018

    • Author(s)
      本田玄
    • Organizer
      第56回日本生物物理学会年会
  • [Presentation] Optgenetic analysis of small GTPases in cell migration2018

    • Author(s)
      島田奈央、藤城美奈、澤井 哲
    • Organizer
      日本細胞性粘菌学会第8回例会山口大会
  • [Presentation] 細胞サイズ依存的な細胞極性動態2018

    • Author(s)
      中島昭彦、水沼周子、藤森大平、石田元彦、澤井哲
    • Organizer
      日本細胞性粘菌学会第8回例会山口大会
  • [Presentation] 強い基質接着条件で現れる扇形移動形態の解析2018

    • Author(s)
      本田玄、澤井 哲
    • Organizer
      日本細胞性粘菌学会第8回例会山口大会
  • [Presentation] A cell-size dependent polarity mechanism revealed by high-throughput imaging analysis of migrating cells2018

    • Author(s)
      中島昭彦、石田元彦、松本朱加、澤井 哲
    • Organizer
      第70回細胞生物学会・第51回発生生物学会 合同年会
  • [Book] スケール不変な細胞間シグナリング(生物物理誌 58(6))2018

    • Author(s)
      神野圭太 、近藤洋平、澤井哲
    • Total Pages
      3
    • Publisher
      一般社団法人日本生物物理学会
  • [Book] 這いまわる細胞の走化性に関する定量生物学(定量生物学 -生命現象を定量的に理解するために-(小林徹也 編)第6章)2018

    • Author(s)
      澤井 哲、中島昭彦
    • Total Pages
      15
    • Publisher
      株式会社化学同人
    • ISBN
      9784759817300

URL: 

Published: 2024-12-25  

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