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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 完了 (2024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.

研究成果の概要

近年、生物工学の分野では、細胞が3次元的な地形を感知し、応答することが明らかになりつつある。一方で、生体内においても同様の応答が存在するのか、またそれが組織や器官の形成・機能にどのような影響を及ぼすのかは、十分に解明されていない。本研究では、血管周皮細胞が血管分岐部に局在する現象に注目し、3次元地形への細胞応答が関与している可能性を示した。細胞分布の定量解析、数理モデリング、in vitroおよびin vivoでのタイムラプスイメージングを統合したアプローチにより、この可能性を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、生体内における細胞の3次元地形応答という視点から血管周皮細胞の局在機構を調べた。これまでin vitroで論じられてきた3次元地形応答を生体内でも生じうる現象として示した点に意義があり、これは形態形成や組織構築の理解に新たな知見をもたらす。また、将来的には、細胞が周囲の環境の幾何学的性質に応答するという性質は、再生医療やバイオマテリアル設計においても活用できる可能性がある。

報告書

(5件)
  • 2024 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 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

    (7件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [学会発表] Cellular response to 3D topography in vivo observed in vascular pericytes in blood vessels.2024

    • 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52回内藤コンファレンス「物理的・機械的視点が拓く生物学」
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
  • [学会発表] 内皮細胞のつくる3次元地形による血管周皮細胞の分岐部選好性2024

    • 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57回日本発生生物学会大会
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
  • [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: 2026-01-16  

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