2019 Fiscal Year Research-status Report
力学的相互作用に基づく血管新生における細胞往復運動の動態解析
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19K06578
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
田久保 直子 東京大学, アイソトープ総合センター, 特任助教 (60447315)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 血管新生 / 細胞動態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、不均一な動態を示す細胞集団が統合された機能体である血管を形成するメカニズムを明らかにすることである。具体的には、in vitro血管新生モデルを用いて血管構造全体での１細胞レベルでの細胞動態定量観察を行い、不均一な細胞動態の時空間的特性を見出す。
これまでに、マウス大動脈組織片を用いたin vitro血管新生モデル（大動脈リングアッセイ）での血管新生ライブイメージングを行った。その結果、内皮細胞が血管伸長方向に進行後、方向転換して新生血管部根元まで逆走する興味深い細胞往復運動（Uターン動態）を発見した。さらに、Uターン動態を示す割合が新生血管の根元から供給される細胞数（供給細胞数）および血管形状に依存することが示唆され、供給細胞が無い孤立した血管構造ではUターン動態が顕著に観察された。以上の研究結果をまとめ、論文発表[1]および学会発表[2]を行った。
[1] N. Takubo, F. Yura, K. Naemura, R. Yoshida, T. Tokunaga, T. Tokihiro, H. Kurihara. “Cohesive and anisotropic vascular endothelial cell motility driving angiogenic morphogenesis.”Scientific Reports 9, 9304 (2019).
[2] 田久保直子，他 「血管新生における血管内皮細胞の往復運動」第57回日本生物物理学会年会 2019年9月.
さらに、培養内皮細胞（マウス膵臓由来内皮細胞（MS-1））のみから構成される２次元血管新生モデルを確立し、他の血管細胞からの動態への影響が無い内皮細胞固有の動態を観察した。その結果、本モデルでもUターン動態が観測された。
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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
血管新生におけるUターン動態を発見し、不均一な細胞動態に動態規則性が存在することが示唆された。この結果を論文にまとめ、アクセプトされた。
さらに、Uターン動態のメカニズムを追及するためのin vitro血管新生モデルを確立した。詳細な内皮細胞動態解析を進行中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、これまでに確立したMS-1を用いたin vitro２次元血管新生モデルを用いて単一内皮細胞動態解析を行う。各血管における細胞供給数および血管の太さなどを定量化し、Uターン動態発現との関係を明らかにすることでUターン動態の要因分析を行う。
次に、本研究で観測された細胞動態は供給細胞群の力学的相互作用の影響を受けると仮定し、血管内皮細胞群を流れのあるベクトル場としてとらえ、マクロスコピックな細胞動態特性を複雑系流体モデルで表すことを試みる。血管形状や細胞供給数など各パラメータを変化させた数理モデルでの計算結果と実験結果を比較し、細胞動態における本質的なパラメータの見極めなど血管新生における内皮細胞動態について統合的に考察する。
動態パターン発現が細胞供給数や血管形状に依存するというこれまでの実験結果から、本研究では、個々の細胞動態は、細胞集団や細胞外基質との力学的相互作用に影響を受けると仮定する。そこで、血管新生ライブイメージングにおいてアクチンなどの細胞骨格を可視化し、流れ場に対する細胞の力覚応答を調べる。また、蛍光ビーズを埋め込んだ細胞外基質の変位を観察し、細胞が細胞外基質に及ぼす力を可視化する。特に、血管先端部における方向転換時の細胞骨格の変化などUターン動態の力覚応答に着目し、Uターン動態のメカニズムを明らかにする。
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| Causes of Carryover |
細胞動態イメージングシステム構築のための購入予定部品のうち一部の納期が今年度中に間に合わなかったため、次年度の購入予定とした。また、次年度は、イメージングシステム用ＣＭＯＳカメラを今年度分の予算と合わせて購入する予定である。
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