細胞間相互作用に着目した組織形成の解析

• 研究課題/領域番号: 25702025
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 生体医工学・生体材料学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 井上 康博 京都大学, 再生医科学研究所, 准教授 (80442929)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円); 2015年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2014年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2013年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
• キーワード: 細胞間相互作用 / メカノフィードバック / メカノセンシング / 数理モデル / 形態形成 / 細胞収縮

研究成果の概要

本課題では、形態形成において細胞間に働く力をシグナル入力とするメカノフィードバック機構の役割の解明を目指した。実験との定量的な比較による検証を重ね、細胞・組織レベルにおいては、細胞間接着のメカノフィードバック機構を考慮した多細胞ダイナミクス、および、分子レベルにおいては、力による分子間結合親和性の変調を表す数理モデルをそれぞれ構築した。これらの数理モデルにより、メカノフィードバックは、細胞レベルの力作用の集積した結果として生じる組織の大域的な形状を、再び、細胞レベルのローカルな安定形状にフィードバックすることによって、平滑な組織形状を力学的に安定に実現する役割を果たしている可能性が示された。

研究成果

• [雑誌論文] Mechanosensitive kinetic preference of actin-binding protein to actin filament (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Inoue and Taiji Adachi
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 93 号: 4 ページ: 042403-042403
  • DOI: 10.1103/physreve.93.042403
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Brownian Dynamics Simulation Study on Force-velocity Relation in Actin-based Membrane Protrusion (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Inoue, Takeji Deji, Taiji Adachi
  • 雑誌名: Computational Particle Mechanics 巻: 2 号: 4 ページ: 329-337
  • DOI: 10.1007/s40571-015-0051-x
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Reductions in Anisotropic Errors from Implementation of Phase-Field Wetting Boundary Condition for Off-Grid Objects (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Inoue, Kazuki Ishida, Naoki Takada, Masaki Hojo
  • 雑誌名: International Journal of Computational Methods 巻: 12 号: 06 ページ: 1550042-1550042
  • DOI: 10.1142/s0219876215500425
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 頂端収縮調整に関する細胞メカノフィードバックの数理モデル (2016)
  • 著者名/発表者名: 井上康博、榎本祥英、米村重信、安達泰治
  • 学会等名: 第６８回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 京都テルサ、京都市
  • 年月日: 2016-06-15
  • 招待講演
• [学会発表] Three-Dimensional Vertex Simulation on Smooth Surface Maintenance of Growing Epithelial Tissue Based on Intercellular Mechano-Feedback (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshihide Enomoto, Yasuhiro Inoue, Shigenobu Yonemura, Taiji Adachi
  • 学会等名: Biophysical Society, 60th Annual Meeting
  • 発表場所: Los Angels Convention Center, LA, USA
  • 年月日: 2016-02-27
  • 国際学会
• [学会発表] 細胞における収縮力―形状フィードバックを考慮した上 皮細胞の形態変化シミュレーション (2016)
  • 著者名/発表者名: 榎本祥英, 井上康博, 米村重信, 安達泰治
  • 学会等名: 日本機械学会第２８回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 東京工業大学、東京
  • 年月日: 2016-01-09
• [学会発表] 組織形状平滑化を実現する頂端収縮力調整機能の数理モデリング (2015)
  • 著者名/発表者名: 榎本祥英, 井上康博, 米村重信, 安達泰治
  • 学会等名: 日本機械学会2015年度年次大会
  • 発表場所: 北海道大学、札幌
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] 成長する上皮組織に平滑形状をもたらす細胞間相互作用の数理モデリング (2015)
  • 著者名/発表者名: 榎本祥英, 井上康博，米村重信, 安達泰治
  • 学会等名: 一般社団法人日本機械学会 関西支部 第９０期定時総会講演会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-17
• [学会発表] SMD シミュレーションによるαへリックス構造を有するタンパク質の引張り試験の条件検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大戸康平, 井上康博, 安達泰治
  • 学会等名: 一般社団法人 日本機械学会２０１４年度年次大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-09-08
• [学会発表] Computational biophysics on epithelial tissue deformation: from molecular to tissue scale (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Inoue, Satoru Okuda, Tetsuya Fujii, Kohei Ohto, Taiji Adachi
  • 学会等名: 51st annual meeting of the Biophysical Society of Japan
  • 発表場所: 京都市
  • 招待講演
• [学会発表] アクチン細胞骨格系のマルチスケール計算バイオメカニクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 井上康博
  • 学会等名: 神戸大学 第７回協定講座シンポジウム「ロボティクスとバイオメカニクスの計算科学的接点」
  • 発表場所: 神戸大学
  • 招待講演
• [備考] 京都大学 教育研究活動データベース
  • URL: http://kyouindb.iimc.kyoto-u.ac.jp/j/lS2qY
• [備考] 京都大学 教育研究活動データベース
  • URL: http://kyouindb.iimc.kyoto-u.ac.jp/j/lS2qY