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2012 Fiscal Year Annual Research Report

樹状構造をつくる血管内皮細胞の集合運動とその制御システム

Publicly Offered Research

Project AreaCross-talk between moving cells and microenvironment as a basis of emerging order in multicellular systems
Project/Area Number 23111505
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

西山 功一  東京大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (80398221)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Keywords発生・分化 / 血管新生 / ライブイメージング / 細胞運動 / 定量評価 / 数理モデル
Outline of Annual Research Achievements

本年度は、血管伸長時の血管内皮細胞動態とその制御システムを体系的に理解していくために、その数理モデル化を進めた。タイムラプス観察から捉えられた細胞運動動態に基づき、血管伸長時の細胞運動の状態を方向性(前・後)とスピード(速い・遅い)で規定し、それらの状態が確率的に遷移するエージェントベースの一次元離散モデルを組んだ。重要な血管伸長因子VEGFによる血管伸長をシミュレーションした結果、この単純な組み込み仮定によってVEGFによる血管伸長とその際の細胞動態の特徴をある程度再現できた。さらに、それぞれの運動状態の細胞分布密度の変化を移流項、反応項で表した4連の連立偏微分方程式として書くことで、モデルの支配方程式を導出できた。しかし、同モデルでは先端の入れ替わりなど先端部分の動態の再現が不十分であった。そこで、先端の細胞挙動を規定する仮定をさらに組み込んだいくつかのモデルを試行した。結果、先端になった細胞はある一定時間経過した場合その動きを止めるという仮定を組み込むと先端部分の細胞動態をより再現できた。このモデル化のプロセスより、先端細胞の挙動は他の細胞に比し確率論的に説明できる部分は少なく、その多くは決定論的に制御されていると考えられた。また、血管壁細胞との細胞間相互作用により血管内皮細胞動態を制御する機序を検討すべく、壁細胞選択的な遺伝子操作が可能となるノックインマウス(ETAR::CreERT2)を樹立した。今後、レポーターマウスとの交配により壁細胞動態の可視化、また、ジフテリア毒素受容体を発現させるマウス(iDTR)と交配させ時間特異的な壁細胞除去を行うことで、壁細胞の重要性を検討する。以上の成果を発展させていくことで、場との対話により個々の血管内皮細胞動態が制御され、そこで獲得した秩序ある集団としてのふるまいがいかに血管のかたちへ繋がるか統合的に理解できると考えられる。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (12 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (10 results) (of which Invited: 4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Preotic neural crest cells contribute to coronary artery smooth muscle involving endothelin signaling2012

    • Author(s)
      Arima Y
    • Journal Title

      Nat Commun

      Volume: 3 Pages: 1267

    • DOI

      10.1038/ncomms2258

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 血管のかたちをつくる血管細胞動態の理解2013

    • Author(s)
      西山 功一
    • Organizer
      第42回日本心脈管作動物質学会
    • Place of Presentation
      奈良県立新公会堂 (奈良県 奈良市)
    • Year and Date
      2013-02-09 – 2013-02-09
    • Invited
  • [Presentation] Cell-based mechanism behind angiogenic morphogenesis2013

    • Author(s)
      Koichi Nishiyama
    • Organizer
      The 23rd CDB meeting
    • Place of Presentation
      理化学研究所 発生再生科学総合研究センター (兵庫県 神戸市)
    • Year and Date
      2013-01-22 – 2013-01-22
  • [Presentation] A novel mathematical model of endothelial cell dynamics during angiogenic morphogenesis: analysis of cell-based mechanisms2012

    • Author(s)
      Kei Sugihara
    • Organizer
      第35回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場 (福岡県 福岡市)
    • Year and Date
      2012-12-11 – 2012-12-13
  • [Presentation] 第20回日本血管生物医学会学術集会2012

    • Author(s)
      Koichi Nishiyama
    • Organizer
      Imaging, quantification and modeling of self-organizing behaviors of vascular cells
    • Place of Presentation
      あわぎんホール (徳島県 徳島市)
    • Year and Date
      2012-12-06 – 2012-12-06
    • Invited
  • [Presentation] Experimental and computational analysis underscores the importance of tip cell dynamics in angiogenic morphogenesis2012

    • Author(s)
      Koichi Nishiyama
    • Organizer
      第16回日本心血管内分泌代謝学会学術総会
    • Place of Presentation
      東京大学本郷キャンパス (東京都 文京区)
    • Year and Date
      2012-11-24 – 2012-11-24
  • [Presentation] Cell-based mechanism behind angiogenic morphogenesis: analysis using both experimental and computational approaches2012

    • Author(s)
      Koichi Nishiyama
    • Organizer
      7th Kloster Seeon ‘Angiogenesis’: Molecular Mechanism and Functional Interactions
    • Place of Presentation
      KLOSTER SEEON (Germany Seeon)
    • Year and Date
      2012-09-15 – 2012-09-15
  • [Presentation] 血管の形づくりを担う内皮細胞動態2012

    • Author(s)
      西山 功一
    • Organizer
      第22数理生物学会大会
    • Place of Presentation
      岡山大学津島キャンパス (岡山県 岡山市)
    • Year and Date
      2012-09-12 – 2012-09-12
    • Invited
  • [Presentation] 血管構造をつくる血管内皮細胞動態の可視化と理解2012

    • Author(s)
      西山 功一
    • Organizer
      第34回日本血栓止血学会学術集会
    • Place of Presentation
      ハイアットリージェンシー東京 (東京都 千代田区)
    • Year and Date
      2012-06-09 – 2012-06-09
    • Invited
  • [Presentation] Analysis of cell-based mechanisms involved in angiogenic morphogenesis by biological and computational approaches2012

    • Author(s)
      Koichi Nishiyama
    • Organizer
      17th International Vascular Biology Meeting 2012
    • Place of Presentation
      Rhein-Main-Hallen Wiesbaden (Germany Wiesbaden)
    • Year and Date
      2012-06-02 – 2012-06-02
  • [Presentation] A novel mathematical model of angiogenic morphogenesis: implication of tip cell dynamics2012

    • Author(s)
      Kei Sugihara
    • Organizer
      第46回発生生物学会大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場 (兵庫県 神戸市)
    • Year and Date
      2012-05-30 – 2012-05-30
  • [Remarks] 東京大学大学院医学系研究科代謝生理化学ホームページ

    • URL

      http://bio.m.u-tokyo.ac.jp/home-j.html

URL: 

Published: 2018-02-02  

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