2014 Fiscal Year Annual Research Report
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25702025
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
井上 康博 京都大学, 再生医科学研究所, 准教授 (80442929)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 細胞収縮 / 細胞間相互作用 / 形態形成 / 数理モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、形態形成における細胞集団の協調した細胞間相互作用について、細胞間に働く力をシグナル入力とするメカノフィードバック機構の役割を明らかにすることを目指している。本年度においては、２年目の計画に沿って、前年度に構築した多細胞ダイナミクスを表す３Ｄバーテックスモデルの適用範囲を、細胞間接着タンパク質複合体の張力感受性を考慮した組織形成のシミュレーションに拡張するため、細胞間のメカノフィードバックの数理モデル構築を行った。共同研究者の実験に基づく観察結果から、細胞間接着の張力感受性は、成長する組織の形状に、均一な曲率をもたらすことがわかっている。そこで、数理モデル構築のための作業仮説として、ローカルな力のバランスの結果として決まる周囲細胞の頂端周長が、頂端収縮力の変化にフィードバックされるとし、その時間発展式を導出した。この新しい数理モデルに基づき、成長する組織の多細胞ダイナミクスシミュレーションを行ったところ、実験観察と同様に、メカノフィードバックが存在する場合に、組織形状は均一な曲率を有し、存在しない場合には組織スケールの形状が凹凸に乱されることが再現された。このシミュレーションによって、組織内における細胞の振る舞い、力の空間的・時間的分布の変化、周長の変化等を解析することが可能となった。これらの解析から、頂端収縮力の調整と組織形状の安定化・不安定化との関係には、上皮極性の向きが力学的に重要であること、成長する組織形状が連続的に滑らかに維持されるためには、頂端収縮力は常にメカノフィードバックによって動的に調整されることが重要であることが示唆された。
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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
当初の計画通り、前年度に構築した数理モデルの適用範囲を、張力感受性を考慮した多細胞ダイナミクスに対応させるため、細胞間のメカノフィードバックの数理モデル化に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、当初の計画通り、実験と数理の双方向の連携により、組織形成におけるメカノフィードバックの役割について検討を進める。
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| Causes of Carryover |
研究補助のために雇用したオフィスアシスタントの人件費について、労災保険料等の計算式が年度末に変更となり、当初試算とのズレ(１円)が生じたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究補佐員の人件費の一部として使用する。
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