2021 Fiscal Year Annual Research Report
非細胞素材を操作する職人細胞の形態力学モデル
Publicly Offered Research
| Project Area | Material properties determine body shapes and their constructions |
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| Project/Area Number |
21H05781
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
立川 正志 横浜市立大学, 理学部, 准教授 (30556882)
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| Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2023-03-31
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| Keywords | 生物物理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
魚のヒレ骨の発生において、コラーゲンからなる細胞外針状素材（アクチノトリキア）を把持・整列させる間葉系細胞の力学モデルを構築し、シミュレーションを行った。細胞の断面を折れ線で表現し、アクチノトリキアの断面を表す円盤が細胞との相互作用によりどのように整列するか調べた。このモデルは、細胞の剛性、細胞体積制限、基質との接着、針との接着、の４つの力学作用を持ち、これらの力学作用の競合によってアクチノトリキアの整列がみられた。解析より、基質-針との接着力の比が整列の可否を決め、剛性に依存した仮足の形態が整列速度を決めていることが分かった。
このモデルに基づいて、三角ポリゴン膜で三次元細胞形状を表現したモデルシステムを採用し、剛体棒であるアクチノトリキア細胞に相互作用を定めるポテンシャルエネルギーを導入して、モンテカルロシミュレーターを構築した。この膜シミュレーターを用いて、細胞が１本のアクチノトリキアを安定に把持する物理条件を調べ、また、どのような物理条件において細胞が複数本のアクチノトリキアを制御しうるか系統的に調査した。
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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
２次元での予備的計算において満足のいく結果を得ることができ、３次元のシミュレーター構築を行った。これまでのところ３次元での結果も２次元の結果に準じており、正しいモデル硬直となっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
３次元シミュレーターを用いて細胞が複数のアクチノトリキアを把持およびハンドリングするための物理条件を系統的に調査する。特に、in vitroでの細胞実験を再現するために必要な細胞のダイナミクスの特徴をさぐる。
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