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細胞競合の数理解析:適応度の差がもたらす多細胞力学

公募研究

研究領域細胞競合:細胞社会を支える適者生存システム
研究課題/領域番号 17H05619
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関大阪大学

研究代表者

藤本 仰一  大阪大学, 理学研究科, 准教授 (60334306)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
2018年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2017年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワード数理モデル / 細胞競合 / トポロジー / メカノバイオロジー / 前がん細胞 / 恒常性 / 上皮 / 腫瘍 / イメージング / 力学 / 細胞社会 / システム生物学
研究実績の概要

昨年までに見出した勝者細胞の選択的な面積拡大を、他の細胞競合系でも検証した。興味深いことに、RasV12活性化細胞が勝者となる細胞競合のライブ観察を行った結果、これら一連の仕組み(死細胞の形に依存したintercalationの方向制御を介した勝者細胞の代償的拡大)が共通して現れた。上皮組織に共通するcell intercalationを介して、勝者細胞の面積拡大に有利な形で細胞間の隣接関係が変化し、細胞死で失われた領地を埋めることが、YkiおよびRas V12細胞競合で示された。腫瘍が空間的な制約を受けつつも急速にその領地を広げる原理の理解につながるであろう。
これらの知見まとめて領域内3つの班との共著論文として、査読付き国際英文誌に投稿し、出版へと至った。掲載雑誌で、この論文はハイライトされ、さらにはMost Downloaded articlesへ4ヶ月に渡り掲載された。プレスリリースの反響も大きい。朝日新聞や日刊工業新聞など国内外の多数のメディアで、細胞の隣接関係の再配置による前がん細胞の拡大などの成果が紹介された。
上述の競合系とは逆に、変異細胞が正常上皮組織から逸脱する場合には、逸脱する頂底軸の方向が組織の運命を大きく左右する。多くの脊椎動物上皮では、頂端側へ逸脱する変異細胞は生体外に排出され、組織の恒常性が維持される。一方で、基底膜側へ逸脱する変異細胞は、基底膜付近に留まり腫瘍化しうる。奥田覚博士との共同研究を通じて、この本質的に3次元の細胞配置換えを理論的に解析した。その結果、細胞密度がある閾値を超えると配置換えが力学的に不安定化することを発見した。さらに、不安定化した後に細胞の逸脱方向を調節する細胞の幾何学特性(隣接する細胞の数)や力学特性を網羅的に同定した。この成果を国際英文誌へ投稿した。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Competition for Space Is Controlled by Apoptosis-Induced Change of Local Epithelial Topology2018

    • 著者名/発表者名
      Tsuboi Alice、Ohsawa Shizue、Umetsu Daiki、Sando Yukari、Kuranaga Erina、Igaki Tatsushi、Fujimoto Koichi
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: 28 号: 13 ページ: 2115-2128

    • DOI

      10.1016/j.cub.2018.05.029

    • NAID

      120006491713

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 前がん細胞が正常細胞の領地へ拡大して占拠するしくみ - 予測と検証.2018

    • 著者名/発表者名
      坪井有寿, 藤本仰一.
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: 36(19) ページ: 3282-3285

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Inference of Cell Mechanics in Heterogeneous Epithelial Tissue Based on Multivariate Clone Shape Quantification2017

    • 著者名/発表者名
      Tsuboi Alice、Umetsu Daiki、Kuranaga Erina、Fujimoto Koichi
    • 雑誌名

      frontiers in Cell and Developmental Biology

      巻: 5 ページ: 1-16

    • DOI

      10.3389/fcell.2017.00068

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Cell competition for space is controlled by apoptosis-induced change of local epithelial topology.2018

    • 著者名/発表者名
      Koichi Fujimoto, Alice Tsuboi.
    • 学会等名
      2018 ICTS Workshop on Cellular Dynamics and Microbiome Studies (Hong Kong).
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Competition for space is controlled by apoptosis-induced change of local epithelial topology.2018

    • 著者名/発表者名
      Koichi Fujimoto, Alice Tsuboi.
    • 学会等名
      Quantitative Life Science Workshop (Seoul).
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Evo-Devoの数理;発展と未来.2018

    • 著者名/発表者名
      藤本仰一
    • 学会等名
      日本進化学会第20会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞死により空いた隙間をめぐる力学的な細胞競合.2017

    • 著者名/発表者名
      坪井有寿、大澤志津江、井垣達吏、藤本仰一
    • 学会等名
      第69回日本細胞生物学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 原著論文のプレスリリース

    • URL

      http://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2018/20180615_2

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2019-12-27  

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