2021 Fiscal Year Annual Research Report
Dynamic fluctuation characteristics of cellular force generations and solid mechanical roles during organogenesis
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20K20958
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
奥田 覚 金沢大学, ナノ生命科学研究所, 准教授 (80707836)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 生体力学 / 弾塑性 / シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞骨格から多細胞までを繋ぐマルチスケールな新規力学シミュレーション手法の開発：器官形成における組織の弾塑性の制御機構を解明するため，分子レベルから多細胞レベルまでのマルチスケールな力学シミュレーション手法を開発した．これにより，細胞膜・細胞骨格・細胞間接着の三次元動態に関する連成解析を可能にし，分子レベルから多細胞レベルまでのマルチスケールな力学シミュレーションを実現した．
上皮スフェロイドの弾塑性と内部構造変化の定量化：器官形成における組織の弾塑性と内部構造の関係を知るため，上皮スフェロイドを用いて，材料力学的な摂動下におけるライブイメージングを行った．特に，内部構造である細胞骨格や接着構造の局在，細胞の形態や配置を観察し，その特徴量を抽出した．
理論・実験の相補的アプローチによる組織の弾塑性のマルチスケールな調節機構の同定：開発した力学シミュレーション手法，および，上皮スフェロイドを用いた力学的な摂動実験を組み合わせ，弾塑性のマルチスケールな調節機構の解明に取り組んでいる．まず，ライブイメージングにより得られた実データに基づいて，スフェロイド中の多細胞動態の定量的な力学シミュレーションを行い，どのような調節機構が，分子・細胞・組織間の相互作用を介して，マクロな組織の形成過程を頑強に実現し得るのかの予測に着手した．さらに，スフェロイドを用いた力学的な摂動実験により，その予測の妥当性を検証している．この理論と実験の相補的なアプローチにより，ミクロな内部構造がマクロな弾塑性を制御する機構の同定を試みた。
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