2014 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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| 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 / チューブのねじれ / 心臓のループ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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。前回、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はできているが、今回は細胞分裂を行う細胞と行わない細胞を区別し、行う細胞には細胞分裂の方向を、各々の細胞がもつpolarityに従ってきまるようにした。これによりはじめには単純な円柱であったものが、ねじれながら膨らみができるようになった。この形を心臓発生の初期にチューブがループを形成する現象に対応させるよう試みている。
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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次元空間で自由に変形する細胞シートモデルをあつかいながら、シートを構成する多角形にpolarityを導入するところまでは行ったが、変形するシートの中で変形にしたがって動くpolarityをどう記述するかはこれまで出会ったことのない問題であった。これをすぐ近傍の細胞群の変化を取り入れることでうまく乗り越える事ができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
チューブのループ形成が思いの外順調にできるようになったのだが、いま扱っている多角形の大小に大きな差ができる。これは何を意味するのか、実際にも大小はできながら小さい細胞は消滅していくのか、細胞分裂時に大小が大きくならない機構があるのかを検討する。
またチューブがループを形成する時、トポロジーからすればチューブの両端は相対的には大きく回転するはずである。この回転は細胞の滑りで解消されるのか、どこかに解消するための逆回転があるのかを検討する。
これまでの実験的研究で、チューブの張力を抑制する試薬を局所的に投入するとループ形成が大きく変化する結果がある。この不思議な現象を今回のモデルで解くことができるか試みる。
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| Causes of Carryover |
共同研究者との打ち合わせが3月にできなく今年度に変更した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
共同研究者との打ち合わせを実施する。
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