2019 Fiscal Year Annual Research Report
３D計測・制御プラットフォ ームによる気管支分岐形成メカニズム解析
Publicly Offered Research
| Project Area | Discovery of the logic that establishes the 3D structure of organisms |
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| Project/Area Number |
18H04765
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
萩原 将也 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 理研白眉研究チームリーダー (00705056)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 三次元培養 / 初期位置制御 / 大域イメージング / 分岐パターン形成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
組織の自律形成システムの解明を行う上で，培養環境を定量的に時空間制御し，かつ形態形成の過程を高解像に計測するin vitro 実験系は非常に重要である一方，三次元培養における場の制御と計測を同時に満たす実験系は確立されていない．そこで本研究課題においては，三次元培養空間を制御し再現性を高めた上で、㎜サイズの比較的大きなサンプルの大域高解像イメージングを行う実験系の確立を目的としている。
まず我々が構築した3次元培養Cube内において細胞初期位置を厳密に制御する手法を確立した。フォトリソグラフィで作成した微小構造物をCube内に配置し、細胞外マトリックスをCubeに注入し架橋する。その後微小構造物を取り除くことにより、細胞外マトリックスないに構造物の形状をした空隙を作成し、そこに高濃度に濃縮した細胞を詰め込むことにより、Cube内において細胞の三次元初期位置を厳密に制御することを達成した。本手法により、気管支上皮細胞を円柱状に制御してCube内において培養を複数回行うと、全ての実験において、気管支の分岐形成が円柱から90度方向に形成された。
さらに形成されたCubeを回転させ、6方向から顕微鏡でスキャンを行うことにより、数㎜単位で伸長した分岐パターン全体をイメージングすることができた。これにより分岐のパターン（方向・太さ・長さ・分岐間ピッチ）を定量的な計測を達成した。計測結果では、分岐パターンのばらつきが、初期位置を制御しないときと比較して飛躍的に低減されており、再現性の高い3次元実験系および計測系の構築を達成した。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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