2021 Fiscal Year Research-status Report
複雑な器官形態を実現する細胞集団運動方向のスイッチング機構-力学応答の観点から-
| Project/Area Number |
20K12054
|
|---|
| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
|---|
Principal Investigator |
大塚 大輔 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 上級研究員 (40632865)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 形態形成 / 細胞集団運動 / 4Dイメージング |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
器官固有の形態は、等方的な組織の拡大や縮小では決して実現することはできず、方向依存的な組織変形が時空間的に制御されることで達成される 。したがって、方向依存的な変形がいつ、どこで、どの方向に起こり、それがどのようにスイッチ (例えば伸長方向が90度変化するような大きな変形) していくのか、その 制御機構を明らかにすることこそが器官形態形成機構の理解の本質である。本研究では、『複雑な器官形態を実現する細胞集団運動方向のスイッチング機構-力学応答の観点から-』を研究課題名とし、前脳形態形成を対象に細胞集団運動方向がいかにして特定の発生段階で切り替わるのかを解明することを目指す。申請者らが開発した多階層動態の計測・解析手法を利用し、組織の力学状態の操作・摂動を通じて、スイッチ機構に関与する化学シグナル経路と細胞の力学応答の関 係性を明らかにする。さらに本研究課題で得られた知見を利用して、スイッチング機構の操作に挑む。これらの研究が達成されることにより、複雑な器官構造を自由にデザインできるための基盤技術となることが期待される。
本年度は「眼胞の伸長」過程における細胞の力学応答能と化学シグナルの一つであるSHHシグナルの依存性についての定量解析を進めた。これらの解析から、まず、「眼胞の伸長」過程においてはこれまでに明らかとなっていたリン酸化ミオシンの配向に加えて、細胞形状自体も配向性を持つことが明らかとなった。さらに、細胞形状の配向性形成は力学刺激およびSHHシグナル依存的であることも明らかとなった。これらの結果から、「眼胞の伸長」過程においてはSHHシグナル依存的な細胞の力学応答能により細胞極性 (リン酸化ミオシンおよび細胞形状の配向) が形成されることが明らかとなった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究課題の目標は方向情報が変化するタイミング、およびそれを引き起こす機構を解明することである。このような方向情報の変化は「神経管の伸長と閉鎖」と「眼胞の伸長」の間で起こることを想定している。これまでの解析から、方向情報変化後の「眼胞の伸長」過程における細胞・分子レベルでの知見が集積した一方で、方向情報が変化するタイミングでの分子・細胞動態については計測および解析がやや遅れている状況である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
現在までの進捗状況で述べたように、方向情報が変化するタイミングでの分子・細胞動態についての計測および解析がやや遅れている状況である。しかし、本年度およびこれまでの解析により細胞・分子レベルでの知見が集積してきているため、これらを足がかりとして、方向情報が変化するタイミングでの分子・細胞動態の定量計測を進める予定である。
|
| Causes of Carryover |
実験および計測に使用する消耗品等の納入が遅れており、年度内に使用することができなかった。次年度に、それらの物品を購入し、実験および計測を進める予定である。
|
