2020 Fiscal Year Research-status Report
A novel mechanism of collective migration of cohesive cells embedded in 3D space
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20K03871
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
佐藤 勝彦 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (90513622)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 細胞の集団運動 / 収縮力 / 接着力 / 極性 / クラスター / 数理モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）細胞の集団が何故３次元空間内でクラスターなどを作りながら一方向に移動できるのかを理解するために、力学的な数理モデルを粒子モデルと粗視化したレベルでのモデルの両方で作成した。それらのモデルが機能するかどうかを確認するために、簡単な状況下での数値シミュレーションを行い、簡単な状況下では細胞に相当するオブジェクトが一方向運動することを確認した。
（２）細胞間には収縮力や接着力が働いていて、それらの局所的な制御が、細胞の集団運動の駆動力になっているという事が示唆されているが、今までの細胞を表す数理モデル（vertex model)では収縮力と接着力は一つのまとめられたパラメーターで表されていて、個別に扱うことができなかった。そこで既存のvertex modelを改良し、細胞間の収縮力と接着力とを個別に扱う数理モデルを作成した。
（３）（２）で作成したモデルの応用例として、ショウジョウバエの蛹のcompartment boundaryの直線化の現象に注目し、今回のモデルをその現象に適用し、細胞間の収縮力は変化していなくても接着力が変化するだけで、compartment boundaryが直線化することを示した。また今回の改良によって、細胞シートが外力によって伸ばされた時の細胞シートの応答に関して、これまでのvertex modelでは再現することができなかった細胞の配置換えの振る舞いを、再現することが可能となった。また、この研究に関する論文を作成した。（現在投稿準備中）
（４）細胞の集団運動の現象の傾向をつかむために、細胞性粘菌のslugの観察を行った。GFPを発現する細胞をある一定の割合で既存の株に混ぜてslugの中で細胞の配置換えがどのように行われているかを観測した。
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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
コロナ禍で、出張して共同研究者と議論をするという事は難しいが、Zoomなどのビデオ会議で議論を行って、数理モデルを作成することを勧めることに成功しているため。またZoomなどのビデオ会議では細かいところまでの詰めを行うことはできないが、コロナが収まっている時期に出張を行い、共同研究者との細かい打ち合わせが行えているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）細胞の集団運動の数理モデルを作成したが、まだ簡単な状況下でのシミュレーションにとどまっている。その数理モデルを実際の状況に対応した複雑な状況下でのものに拡張し、その状況下であっても、細胞がクラスターを作ったまま一方向に動けるかどうかを確認する。
（２）数理モデルでそれが動いた場合には、システムの連続極限を取り、連続体力学的に見た場合に、その運動はどのように記述されるかという事を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
コロナの影響で当初予定していた国際学会での発表を行うことができなかったため。またフランスの共同研究者との細かい打ち合わせを行うために、フランスに１０日ほど滞在する予定であったが、これもコロナの影響で、中止になったため。
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