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数理モデルと実験の融合による細胞の3次元地形に対する応答機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K15332
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分48010:解剖学関連
研究機関九州大学

研究代表者

杉原 圭  九州大学, 医学研究院, 助教 (80875881)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード血管周皮細胞 / 3次元地形 / 細胞運動 / 数理モデル
研究開始時の研究の概要

血管周皮細胞は,毛細血管等の小血管において血管を覆うように存在する機能的に重要な細胞である.血管周皮細胞の機能や分子間相互作用に関する研究が進展しつつある一方,形態形成機構に関する理解は進んでいない.本研究では,数理モデルと発生生物学・細胞生物学的研究を組み合わせて,血管周皮細胞の組織内分布パターンの形成機構を明らかにする.さらにこの研究を拡張し,広く生体内での3次元地形への細胞応答機構の解明を目指す.

研究実績の概要

血管周皮細胞は、毛細血管等の小血管において血管を覆うように存在する機能的に重要な細胞である。血管周皮細胞の機能や分子間相互作用に関する研究が進展しつつある一方、形態形成機構に関する理解は進んでいない。血管網がつくる3次元地形という観点から、数理モデルと発生生物学・細胞生物学的研究を組み合わせて、血管周皮細胞の組織内分布パターンの形成機構を明らかにすることが本研究の目的である。

本年度は、昨年度までに得られた成果をもとに以下のことを明らかにした。
(1) 引き続き周皮細胞の組織内分布を評価する画像解析・定量手法を適宜修正・改良を加えながらマウス網膜以外への組織に適用したところ、同様の傾向が見られる組織だけでなく異なる傾向を示す組織があることを明らかにした。
(2) また、周皮細胞動態に関与することが想定される複数の分子についてその分布を免疫染色化学により確認したところ分岐部特異的なパターンが認められなかった。
(3) さらに、in vitro実験系において、培養周皮細胞以外にも複数の間葉系細胞が分岐部近傍で類似した挙動を示しうることが明らかとなり、この地形に対する細胞応答が一定の範囲の細胞に保存された普遍的な性質であることが推察された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

生物学的なメカニズムについては更なる研究が必要であるが当初の想定内の進捗であるため。

今後の研究の推進方策

引き続き研究計画に沿って研究を進める。より精緻なメカニズム解明に向け、補助事業期間延長申請を行なった。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [学会発表] 生体内での細胞の3次元地形応答:ペリサイトの血管分岐部選好性2023

    • 著者名/発表者名
      杉原 圭, 石井 智裕, 黄 嘉偉, 植村 明嘉, 菊地 謙次, 福原 茂朋, 三浦 岳
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 血管内皮細胞のつくる3次元地形によりペリサイトは血管分岐部に局在する2023

    • 著者名/発表者名
      杉原 圭, 石井 智裕, 黄 嘉偉, 植村 明嘉, 菊地 謙次, 福原 茂朋, 三浦 岳
    • 学会等名
      第31回日本血管生物医学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] How does a cell wrap around another cell? - the case of vascular endothelial cells and pericytes2023

    • 著者名/発表者名
      Kei Sugihara
    • 学会等名
      Lorentz Center Workshop: Simulating tissue dynamics with cellular Potts model
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 3次元地形による血管周皮細胞の分岐部選好性2022

    • 著者名/発表者名
      杉原 圭, 植村 明嘉, 三浦 岳
    • 学会等名
      第55回日本発生生物学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 血管様の3次元地形に対する細胞応答の数理モデル2021

    • 著者名/発表者名
      杉原 圭,植村 明嘉,三浦 岳
    • 学会等名
      2021年度日本数理生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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