Quantitative analysis of linear reciprocating cell movement in angiogenesis based on mechanical interactions

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K06578
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43040:Biophysics-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Takubo Naoko 東京大学, アイソトープ総合センター, 特任講師 (60447315)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 血管新生 / 細胞動態

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study was to quantitatively clarify the macroscopic dynamic characteristics and dynamic mechanisms of vascular endothelial cells in angiogenesis. Using extracellular matrix precision molding technology, we established an in vitro angiogenesis model consisting only of endothelial cells. Using the angiogenesis model, we observed endothelial cell dynamics in angiogenesis, and confirmed the existence of a macroscopic flow of collective cells outside the extracellular matrix. This suggests that a non-uniform stress field caused by cell flow. Furthermore, it was confirmed that vascular elongation is related to a macroscopic cell flow outside the extracellular matrix.

Free Research Field

生物物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

血管新生におけるセルミキシングが発見されて以来、特に先端細胞の入れ替わりのミクロスコピックな分子メカニズムが注目されている。一方、本研究は、血管構造全体の細胞動態を定量的に明らかにし、セルミキシングのマクロスコピックな特性を明らかにするという特色がある。この観点から行ったこれまでの成果として、Uターン動態を初めて発見した。さらに、血管伸長とECM外のマクロスコピックな細胞流が関係することが示唆された。
本研究により、血管新生メカニズムに関する理解が深まり、癌治療などの臨床研究へと発展することが期待される。また、内皮細胞動態の知見は、集団細胞動態の基礎的研究の観点から極めて意義が高いものである。