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The mechanism of organ-size determination via social behavior of their progenitor cells in animal development

Research Project

Project/Area Number 18H02451
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 44020:Developmental biology-related
Research InstitutionNara Institute of Science and Technology

Principal Investigator

別所 康全  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (70261253)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 作村 諭一  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (50324968)
中畑 泰和  長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 准教授 (50390810)
松井 貴輝  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (60403333)
笹井 紀明  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (80391960)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2018: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Keywords器官サイズ / 細胞の集団行動 / 体節 / 側線器官 / ゼブラフィッシュ / 細胞の社会性 / 神経 / 発生
Outline of Annual Research Achievements

多細胞生物の発生過程において、胚は環境変化にさらされ、かつ生物の素過程はゆらぎに満ちている。しかし生物は生物種固有のサイズに発生し、その中の臓器等も均整のとれたサイズに形成されるので、サイズがロバストに決められるしくみが存在すると理解できる。細胞はゲノム情報に基づいてふるまい、細胞が集まって自律的に組織・器官をつくるので、細胞の社会性がサイズ決定のキーであると考えられる。本研究では、細胞の社会的ふるまいを新たな切り口に、脊椎動物の体節形成とゼブラフィッシュの側線器官形成をモデルとして、実験生物学と数理生物学を駆使することで、組織・器官のサイズがロバストに決められるロジックを明らかにすることを目的として研究を進めた。
ゼブラフィッシュ側線器官について、アセチルコリン受容体の阻害剤を用いて側線器官原基に投射する遠心性神経からの入力を遮断すると、ひとつひとつの側線器官のサイズが小さくなり、側線器官の数が増えることを明らかにした。また、側線器官の感覚細胞である有毛細胞は障害を受けて死滅した場合に障がい前と同じ数の有毛細胞が再生することが知られている。遠心性神経の入力を遮断すると、再生する有毛細胞の数が少なくなったので、遠心性神経の入力が側線器官の有毛細胞の数を決定していることが示唆された。
また、体節形成について、体節のサイズの定量を試みて、定量的なデータを得ることができた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

体節の計測は、個体間のばらつきが大きいことなどからやや進展が遅れているが、側線器官の有毛細胞の再生について、支配している遠心性神経の役割を示唆する興味深いデータが得られたので、おおむね順調に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

今後、有毛細胞の再生について、さらに遠心性神経の入力の役割に焦点を絞って検討を進めていく。これまではアセチルコリン受容体阻害剤を使った薬理学的な解析をおこなってきたが、遠心性神経を物理的に切断することも試みる。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(16 results)

All 2019 2018

All Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 6 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Journal Article] Shootins mediate collective cell migration and organogenesis of the zebrafish posterior lateral line system2019

    • Author(s)
      Urasaki Akihiro、Morishita Seiya、Naka Kosuke、Uozumi Minato、Abe Kouki、Huang Liguo、Watase Emiko、Nakagawa Osamu、Kawakami Koichi、Matsui Takaaki、Bessho Yasumasa、Inagaki Naoyuki
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 9 Pages: 12156-12156

    • DOI

      10.1038/s41598-019-48585-4

    • NAID

      120006714315

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The ALK-1/SMAD/ATOH8 axis attenuates hypoxic responses and protects against the development of pulmonary arterial hypertension2019

    • Author(s)
      Morikawa M、Mitani Y、Holmborn K、Kato T、Koinuma D、Maruyama J、Vasilaki E、Sawada H、Kobayashi M、Ozawa T、Morishita i、Bessho Y、Maeda S、Ledin J、Aburatani H、Kageyama R、Maruyama K、Heldin C-H、Miyazono K
    • Journal Title

      Science Signaling. 2019; 2019 Nov 12;12(607). pii: eaay4430

      Volume: 12

    • DOI

      10.1126/scisignal.aay4430

    • NAID

      120006902530

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] ERK Activity Dynamics during Zebrafish Embryonic Development2019

    • Author(s)
      Wong Kah-Loon、Akiyama Ryutaro、Bessho Yasumasa、Matsui Takaaki
    • Journal Title

      International journal of molecular sciences

      Volume: 20 Pages: 109-109

    • DOI

      10.3390/ijms20010109

    • NAID

      120006555362

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Noise-resistant developmental reproducibility in vertebrate somite formation2019

    • Author(s)
      Honda N*, Akiyama R, Sari DWK, Ishii S, Bessho Y and Matsui T
    • Journal Title

      PLoS computational biology

      Volume: 15(2)

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1006579

    • NAID

      120006553009

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Replicative senescent human cells possess altered circadian clocks with a prolonged period and delayed peak-time2019

    • Author(s)
      Rezwana Ahmed, Atsushige Ashimori, Satoshi Iwamoto, Takaaki Matsui, Yasukazu Nakahata, and Yasumasa Bessho
    • Journal Title

      Aging

      Volume: 11 Pages: 950-973

    • DOI

      10.18632/aging.101794

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Size-reduced embryos reveal a gradient scaling-based mechanism for zebrafish somite formation2018

    • Author(s)
      Ishimatsu Kana、Hiscock Tom W.、Collins Zach M.、Sari Dini Wahyu Kartika、Lischer Kenny、Richmond David L.、Bessho Yasumasa、Matsui Takaaki、Megason Sean G.
    • Journal Title

      Development

      Volume: 145 Pages: 161257-161257

    • DOI

      10.1242/dev.161257

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Pulsed-laser-activated impulse response encoder (PLAIRE): detection of core-shell structure of biomimetic micro gel-sphere2018

    • Author(s)
      Ryohei Yasukuni, Daiki Minamino, Tei Watanabe,Sohei Yamada, Takanori Iino, Yasumasa Bessho, Takaaki Matsui, Yoichiroh Hosokawa
    • Journal Title

      Applied Physics A volume

      Volume: 124 Pages: 592-592

    • DOI

      10.1007/s00339-018-2016-4

    • NAID

      120006537412

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Presomitic mesoderm-specific expression of the transcriptional repressorHes7is controlled by E-box, T-box, and Notch signaling pathways2018

    • Author(s)
      Hayashi Shinichi、Nakahata Yasukazu、Kohno Kenji、Matsui Takaaki、Bessho Yasumasa
    • Journal Title

      Journal of Biological Chemistry

      Volume: 293 Pages: 12167-12176

    • DOI

      10.1074/jbc.ra118.003728

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Implantable microimaging CMOS sensor for deep brain gene expression analysis in freely behaving mice2019

    • Author(s)
      J.Olorocisimo, J.Briones, R.Rebusi, Y.Ohta, M.Haruta, K.Sasagawa, Y.Nakahata, Y.Bessho, J.Ohta
    • Organizer
      Neuroscience2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The anti migration effect of PGV-1 on MDA-MB 231 cells does not affect osteoclastogenesis2019

    • Author(s)
      Riris Istighfari Jenie, Yogi Ertanto, Indah Hairunnisa, Rohmad Yudi Utomo, Yasumasa Bessho, Norihiro Ishida-Kitagawa, Hiroshi Itoh, Edy Meiyanto
    • Organizer
      The Asian Federation for Pharmaceutical Sciences (AFPS) Conference 2019 in conjunction with the 4th International Conference on Advance Pharmacy and Pharmaceutical Sciences (ICAPPS) (AFPS-ICAPPS 2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ゼブラフィッシュ上皮組織の持つ粘弾性特性を利用した創傷治癒機構の解析2019

    • Author(s)
      山田 壮平, 別所 康全, 細川 陽一郎, 松井 貴輝
    • Organizer
      日本分子生物学会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 確率的遺伝子発現をする未分節中胚葉の発現同調モデル2019

    • Author(s)
      櫻井達也, 山田達也, 野添光, 池田和司, 別所康全, 作村諭一
    • Organizer
      日本分子生物学会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] A role of extracellular environment in collective migration of organ progenitors.2018

    • Author(s)
      Ryutaro Akiyama, Akari Karaiwa, Yasumasa Bessho, Takaaki Matsui
    • Organizer
      2nd Scientific Communication in Fisheries and Marine Sciences (SCiFiMaS 2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Noise-resistant developmental reproducibility in vertebrate somite formation2018

    • Author(s)
      本田直樹, Dini WK Sari, 秋山 隆太郎, 石井信, 別所 康全, 松井 貴輝
    • Organizer
      第70回日本細胞生物学会・第51回日本発生生物学会 合同大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Circadian Period extension due to impairment of NAD+/PARP12018

    • Author(s)
      Atsushige Ashimori, Yasukazu Nakahata, Takaaki Matsui, Yasumasa Bessho
    • Organizer
      International Symposium on Biological Rhythms (JSC国際シンポジウム)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ゼブラフィッシュ胚の原腸陥入における細胞競合様現象の解析2018

    • Author(s)
      秋山 隆太郎, 山田 壮平, 別所 康全, 細川 陽一郎, 松井 貴輝
    • Organizer
      第8回細胞競合コロキウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2021-01-27  

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