2022 Fiscal Year Research-status Report
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17K07410
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
本多 久夫 神戸大学, 医学研究科, 非常勤講師 (10289118)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 初期心臓 / 数理的細胞モデル / vertex dynamics / コンピュータ・シミュレーション / convergent extension / キラリティー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多細胞生物の形態形成は、生物体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うえで役立つ。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かった数理モデル、Vertex dynamics作成しこれを使っている。これにより細胞の振る舞いが数理的にあらわすことができ、この方法で多細胞生物の形態形成を調べることができる。この研究プロジェクトは、未だに謎である多細胞生物の器官の左右非対称形成をこの数理的方法を使って研究することが目的である。とくに非対称形成が顕著な心臓の形成についてしらべた。
一般に細胞からなるチューブにおいて、チューブを構成する細胞に異方的な力学的性質（例えば斜め方向の収縮）があったときに、その異方性の与え方によって (1) チューブの全体の形は変わらずに、細胞がチューブ表面を回転するように動いたり、 (2)細胞はチューブ表面では大した動きはせずに、チューブ自体が大きく変形してねじれを起こすことがわかった。そこでチューブの軸まわりの回転運動と軸自体がループするような変形を関連づけるような試みを行っている（これによりで消化管の一般的な性質である軸まわりのねじれが、大腸における腹部全体にわたるループ形成を説明できる可能性がある）。例えばチューブ表面を細胞が旋回するような条件のもとで、チューブの端を動かすことで、細胞の旋回運動の代わりにチューブ自体はどのようなループを示すかなどの試みである。いまのところ明解な関連づけは行えていない。いま使っている細胞モデルはチューブの弾性的性質とともに塑性的性質が含まれているのだがこの二者の重みの振り分けについて検討しなくてはならないと考えている。
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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
このプロジェクトは内蔵の非対称を研究するもので、主要な目的である、心臓の非対称な形の形成は心臓を構成している心筋細胞にキラルな性質があることで説明できた。この研究過程でチューブの軸まわりのねじれとチューブが屈曲してできるループ形成には互いに関係があることがわかった。これを足がかりに内蔵の他の器官のループ形成をチューブのねじれと関係づける研究をvertex dynamicsをつかって行っている。この研究の伸展はまだ途中の段階であるが、心臓ループ形成の研究が完成した上でこれに加わる試みであるから、全体の研究の進展は当初考えたとおりといってよいと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
いま使っている細胞モデルは、チューブに弾性的性質とともに塑性的性質が含まれているのだが、チューブ軸まわりの回転を軸のループ形成に転換するには、弾性的性質の重みを大きくする必要があるのではないかと考えており、これを検討する。
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| Causes of Carryover |
研究実施中に新たに公表する事柄が生じこれを公表するため。
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