2019 Fiscal Year Research-status Report
| Project/Area Number |
17K07410
|
|---|
| Research Institution | Kobe University |
|---|
Principal Investigator |
本多 久夫 神戸大学, 医学研究科, 非常勤講師 (10289118)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | らせんループ / 初期心臓 / 数理的細胞モデル / コンピュータ・シミュレーション |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
多細胞生物の形態形成はこれを構成している細胞の振舞いによってなされる。細胞の振舞いを数理的に記述する方法があれば、数理的手法が形態形成を理解することに役立つ。そこで、組織を構成する細胞を多角形または多面体と考えて、そこでの多角形・多面体の頂点の動きを記述する運動方程式をつくっている。これにより細胞の振る舞いが数理的にあらわせる。この運動方程式を数値計算で解くには大きな計算が必要で、このためスーパーコンピュータを使っている。これによりこれまでにないアプローチで形態形成を研究することができる。細胞でできたチューブがらせん状のねじれを形成することがある。哺乳類や鳥類の心臓形成初期にみられるこの現象を説明することをこころみている。
哺乳類や鳥の初期発生において心臓は左ネジ方向にねじれたヘリックスループを形成する。これははじめまっすぐだったチューブ状の原始心臓から形成される。vertex dynamicsをつかったコンピュータ・シミュレーションで、チューブを構成している細胞がチューブの長軸方向に分裂することと、チューブ上方の細胞の（個体の）右への集団的な移動する仮定を取り入れた。シミュレーションの結果、チューブは左ネジ方向にねじれた。この仮定を裏づける実験的根拠を共同研究者から得て論文を作成し提出した。最近Biophysical Journalに受理された。
マウスの初期発生において初期の心臓は直線状のチューブが左巻き方向にねじれる。この形態形成の機構は、チューブ腹側の細胞が長軸方向に分裂することによるチューブの屈曲と、チューブ上部が右方向に変位することが合わさって起こる事を示唆するシミュレーション結果を得た。これを裏づける実験事実を示すことができた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
心臓の非対称性形成について、そのメカニズムの解明に向かっているが、心臓チューブがrightward displacementを起こす事がチューブの左巻きへリックス形成の原因であるところまで進んだ。これが構成する細胞のキラルな性質によることと考えているが、その説得ができるコンピュータ・シミュレーションを進めている。これは次の内臓非対称性の研究に広く役立つと考えており、このプロジェクト全体としては順調に進んでいる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
臓器を構成している細胞のキラルな性質がＣＥ(convergent-extension)を起こすことを明らかにしたく考えている。これは心臓ばかりでなく消化管など他の臓器のねじれ形成にもかかわっている可能性がある。
|
| Causes of Carryover |
海外出張が次年度に実施されることになったため。
また来年度にプレゼンテーションのために高性能なコンピュータシステムを購入する。
|
