2023 Fiscal Year Annual Research Report
Role of fluctuation in regulating the elastic-plastic property of tissues during organogenesis
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22K18749
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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) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Keywords | 生体力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、器官の形成過程は，ミクロな分子・細胞レベルの力発生により駆動される動的な変形過程であり，マクロな器官レベルにおいて頑強に制御されている．近年，器官発生の進行に応じて，器官を構成する組織の弾塑性が適応的に変化することが分かってきた．特に，この組織の弾塑性を介して，内部構造である細胞骨格や接着構造等のアクティブなゆらぎが，組織の形態形成を制御している可能性がある．そこで本研究では，器官形成にみられる分子・細胞レベルの内部構造ゆらぎが，マルチスケールな相互作用を介して，組織の弾塑性をどのように制御するのかを解明する．
これまでの研究により、昨年度に開発した新規力学シミュレーション手法を発展に成功した。この発展モデルでは、三角形メッシュのリアレンジメントと力学エネルギー関数の時間変化により、細胞の体積成長，収縮環の形成、娘細胞への分裂を導入した。開発した発展モデルを検証するため、数値シミュレーションを行い、細胞の増殖過程を再現できることを示した。さらに、その有用性を示すために、基板上における細胞増殖過程の数値シミュレーションを実施した。結果として得られた細胞は基板上で増殖して基板表面を埋め尽くした後、さらに増殖して多層の構造を形成した。これにより、開発した発展モデルが多細胞の増殖過程をサブセルラーレベルから定量的に再現できることが示された。本モデルは、細胞膜動態の単純な記述に基づき、様々な細胞の形や動きを解析するための有用な基盤を提供するものである。
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