2013 Fiscal Year Research-status Report
3次元細胞モデルを使って生体のキラリティーの由来を明らかにする
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25440117
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
本多 久夫 神戸大学, 医学(系)研究科(研究院), 研究員 (10289118)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 自己構築 / 細胞モデル / 上皮シート |
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| Research Abstract |
生物の形はおもに遺伝子がきめていると考えられているが、遺伝子から形への道筋がわかり始めた。この道筋では細胞の自己構築を記述する「細胞モデル」が必須の役割を果たす。また、複雑な形態形成は「逐次的自己構築」を考えることで理解することができる。研究の目的は、細胞モデルをつかった研究方法を完備するためにいくつかの新たな手法をつくることと、これらを使っていまだに不思議と感じられる形態形成である「生体のキラリティーの由来」を明らかにすることである。
これまで細胞モデルとしては、2次元平面上での多角形の集まりを記述するvertex dynamics (細胞頂点の運動学）および3次元空間での多面体の集まりを記述するvertex dynamicsをつくって使用してきた。今回、多角形の集まりでできた面が3次元空間で自由に変形する細胞シートモデルをつくった。これは3次元多面体モデルに比べて計算量が少なくてすみ、しかも直感的に把握しやすいものである。多細胞動物の形態が上皮シートとよばれる曲面の閉じた袋が基本であることとあいまって使いでのある有力なモデルである。
この細胞シートモデルに細胞分裂を導入し、時間と共に細胞数が増加するシステムを作ることができた。
またこれまで制約された条件下で行っていたチューブのねじれを、この細胞シートモデルでシミュレーションすることにより、ねじれのメカニズムをより具体的に検討することができるようになった。
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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
3次元空間で多角形の集まりでできた細胞シートモデルのコンピュータ・プログラムを作るのに長い期間が必要だったが、このモデルの基本が完成してからは、細胞分裂、ねじれ、突起の形成などが順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
細胞シートモデルは多くの興味深い現象のシミュレーションの基盤になることがわかった。このうちのいくつかをまとまったものにしていく。
・短冊型の平面が、枠は縮まないで中の面積が縮むとねじれる現象
・チューブを構成する細胞がキラリティーをもつ運動を行うことで、チューブがねじれると言えそうである。これを明確にしていく。
・シートを構成する細胞の局所的な増殖でシートの形が変わるだろうという予測はもともとあったのだが、具体的なシミュレーションを行えるシステムができたから、これを活用して突起形成などいくつかの事例を調べる。将来は細胞の動きをも含めることになるのだが、分裂による増殖のみでも大きな多様性がでるように考えている。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
購入希望の機器（パーソナルコンピュータ）の販売時期が遅れたため。
購入可能になったので購入の発注を済ませ、現在納入まちである。
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