管径の恒常性維持に働く細胞力覚システムの応答特性の解明

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17KT0107
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 平島 剛志 京都大学, 医学研究科, 講師 (10620198)
• Project Period (FY): 2017-07-18 – 2020-03-31
• Keywords: ライブイメージング / 形態形成 / メカノバイオロジー / MAPK/ERK / 肺上皮

Outline of Annual Research Achievements

多細胞組織のかたちや大きさの自律的な制御に働く『細胞の力受容と応答』の仕組みを明らかにするために、平成３０年度は上皮形態形成における分子活性の時間変化を調べた。特に、形態形成に関して重要なシグナル活性であるMAPキナーゼ/ERK（細胞外シグナル制御キナーゼ）とRhoキナーゼに着目し、これらの分子活性を可視化するマウス胎仔を用いて実験を進めた。主に、深部３次元イメージングを可能とする二光子顕微鏡システムとインキュベーターを併用することで、組織形態形成過程における分子活性のライブイメージングを行なった。
まずはじめに、胎生１５日目、１６日目の精巣上体細管におけるERK活性ならびにRhoキナーゼ活性の変化を観察した。精巣上体細管（上皮組織）はダイナミックに形態変化するものの、上皮管における双方の分子活性はほぼ一定で変化することがなかった。
次に、胎生１２日目のマウス肺を取り出し、生体外器官培養することで、ダイナミックな肺上皮形態形成におけるERK活性の変化を顕微鏡観察した。観察により、間充識に対して凸になっている上皮組織でERK活性が高く、逆に凹となっている組織ではERK活性は低いことがわかった。上皮組織の曲率と分子活性強度の関係を定量化した。また、ライブイメージングでERK活性がダイナミックに変化することを捉えることができた。
形態形成は力が伴う過程であり、計測できた分子活性の変化は細胞が受容する力とその応答を理解する上で、大変重要な基礎データとなる。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

力受容に対する細胞応答としてのシグナル活性の可視化は大変順調に進んでいるが、３次元組織の細胞に対する力の負荷の技術開発はやや遅れているため。

Strategy for Future Research Activity

平成３１年度は、細胞に対する力の負荷に焦点をあてて研究を進める。具体的には、（１）電場を用いて細胞分裂や細胞移動を制御することで、組織応力に摂動を与える、（２）マイクロピペットを用いて、直接的に細胞に力を負荷する。これらのやり方で細胞に力を負荷し、同時に細胞応答としてのERK活性変化をイメージングする。