2014 Fiscal Year Research-status Report
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26840085
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
瓜生 耕一郎 独立行政法人理化学研究所, 階層縦断型理論生物学研究チーム, 研究員 (90726241)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 数理モデル / 位相振動子 / 同期 / cell mixing / 数値シミュレーション / 国際情報交換 / ブエノスアイレス / ロンドン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、発生において細胞集団が移動方向をそろえて組織内を移動するメカニズムの解明とその生物学的機能の解明を目的としている。
平成26年度は脊椎動物体節形成で観察される細胞の協調的移動が、遺伝子発現リズムの同期に与える影響を数理モデルを用い詳細に解析した。まず細胞の自発的な動きと細胞間に働く物理的な力を含んだ数理モデルの構築を行った。構築したモデルを使い、集団での遺伝子発現リズムを同期させるための最適な移動方向の相関長が存在することを数値シミュレーションで示した。この最適な移動方向の相関長は、細胞のmixing rateを最大化し相互作用範囲を実行的に広げることで同期を促進する。シミュレーションの結果得られた相関長は、実際の組織で観察された値に比較的近いことが分かった。したがって我々の解析結果は、組織での相関のある細胞移動が遺伝子発現リズムの同期を促進している可能性を示唆している。得られた結果を国際学会等で発表し、議論を行った。また研究結果は論文にまとめられ、査読付き国際紙(Biophysical Journal)に掲載された。
さらに細胞の移動方向の相関が、遺伝子発現リズムの空間位相パターンに強い影響を与えることを数値シミュレーションによって見出した。現在、この詳細なメカニズムの解明を行っている。
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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
体節形成の数理モデリングではモデルの構築とその解析の両方で進展があり、次に解決すべき理論的課題が明確になった。上記の研究に加え、マウス胚組織での細胞移動についても考察を行い、空間二次元で組織をどのようにモデリングすべきかについての見通しがたった。
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| Strategy for Future Research Activity |
マウス胚組織での細胞移動現象では構築した数理モデルを使い、集団が方向をそろえて移動するための条件の導出をメインに行う。体節形成における協調的細胞移動の影響の解析では、相関を持った移動パターンが遺伝子発現リズムの空間位相パターンに与える影響を、安定性解析から明らかにしていく。組織のイメージングデータを使い、細胞移動の統計量を計算しシミュレーションとの比較も同時に行っていく。また今年度の解析結果をもとにして、細胞移動を広く扱うことができる、より一般的な数理モデルの構築にも取り組んでいく。
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| Causes of Carryover |
当該年度中、海外の研究機関の共同研究者を予定より長く訪問するため、当初予定した計算機ソフトウェア等の購入資金を旅費に当てた。そのため未使用金額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の研究で必要となる、計算機ソフトウェア(Matlab toolbox)に使用する。
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