2021 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanics of fold pattern formation of luminal epithelium in mouse oviduct
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17K15131
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| Research Institution | National Institute for Basic Biology |
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Principal Investigator |
小山 宏史 基礎生物学研究所, 初期発生研究部門, 助教 (10530462)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 卵管 / 形態形成 / 数理シミュレーション / 機械的な力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
卵管などの管腔器官においては、管腔側上皮に多数のヒダが観察される。卵管のヒダの形態的なパターンは、①長軸方向に沿って整列、②長軸方向の枝分かれ、③位相欠陥、④管の断面内での放射状の枝分かれ、など様々である。これらのヒダは、管腔側上皮と間質の2層の構造が変形することで生じる。したがって、これらの組織内部の細胞において、どのような機械的な力の変化が起きているかを知り、その形態形成への影響をシミュレーション可能な枠組みを構築することが重要である。上皮細胞と間質細胞との間には、接着力、牽引力および粘性摩擦力が生じるとされる。これらの力が上皮細胞の挙動や性質に及ぼす影響を数理シミュレーションによって検証した。その結果、上皮―間質間の接着力は、上皮―上皮間の相互作用力に間接的に影響して、実効的な接着力の低下を引き起こし、最終的に上皮細胞の頂端側の面積を拡張させることが分かった。さらに、この実効的な接着力は実際の細胞の観察データから統計的に推定できることを理論的に明らかにした。また、粘性摩擦係数の変化は、上皮細胞の伸長に関与しうることを示した。卵管の上皮細胞は、ヒダの尾根と谷において細胞の面積や伸長の有無が異なることを我々は実験的に発見しており、上記の理論的な仮説に基づくと上皮―間質間の相互作用に起因している可能性がある。上皮細胞の動態は、上皮細胞間の接着力、上皮―間質間の相互作用の力、上皮細胞の成長など複数の要因の結果で決定される。上記の統計的な推定法を拡張することで、牽引力や上皮細胞の成長が上皮細胞の挙動の説明要因として上皮細胞間の接着力より優性か否かを判別できることがわかった。
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