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樹状構造をつくる血管内皮細胞の集合運動とその制御システム

公募研究

研究領域動く細胞と場のクロストークによる秩序の生成
研究課題/領域番号 23111505
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
研究機関東京大学

研究代表者

西山 功一  東京大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (80398221)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
2012年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2011年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワード発生・分化 / 血管新生 / ライブイメージング / 細胞運動 / 定量評価 / 数理モデル / 発生・文化
研究実績の概要

本年度は、血管伸長時の血管内皮細胞動態とその制御システムを体系的に理解していくために、その数理モデル化を進めた。タイムラプス観察から捉えられた細胞運動動態に基づき、血管伸長時の細胞運動の状態を方向性(前・後)とスピード(速い・遅い)で規定し、それらの状態が確率的に遷移するエージェントベースの一次元離散モデルを組んだ。重要な血管伸長因子VEGFによる血管伸長をシミュレーションした結果、この単純な組み込み仮定によってVEGFによる血管伸長とその際の細胞動態の特徴をある程度再現できた。さらに、それぞれの運動状態の細胞分布密度の変化を移流項、反応項で表した4連の連立偏微分方程式として書くことで、モデルの支配方程式を導出できた。しかし、同モデルでは先端の入れ替わりなど先端部分の動態の再現が不十分であった。そこで、先端の細胞挙動を規定する仮定をさらに組み込んだいくつかのモデルを試行した。結果、先端になった細胞はある一定時間経過した場合その動きを止めるという仮定を組み込むと先端部分の細胞動態をより再現できた。このモデル化のプロセスより、先端細胞の挙動は他の細胞に比し確率論的に説明できる部分は少なく、その多くは決定論的に制御されていると考えられた。また、血管壁細胞との細胞間相互作用により血管内皮細胞動態を制御する機序を検討すべく、壁細胞選択的な遺伝子操作が可能となるノックインマウス(ETAR::CreERT2)を樹立した。今後、レポーターマウスとの交配により壁細胞動態の可視化、また、ジフテリア毒素受容体を発現させるマウス(iDTR)と交配させ時間特異的な壁細胞除去を行うことで、壁細胞の重要性を検討する。以上の成果を発展させていくことで、場との対話により個々の血管内皮細胞動態が制御され、そこで獲得した秩序ある集団としてのふるまいがいかに血管のかたちへ繋がるか統合的に理解できると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (19件) (うち招待講演 4件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Preotic neural crest cells contribute to coronary smooth muscle involving endothelin signalling.2012

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Arima
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 3 号: 1 ページ: 1267-1267

    • DOI

      10.1038/ncomms2258

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Angiogenic morphogenesis driven by dynamic and heterogeneous collective endothelial movement2011

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Arima Koichi Nishiyama
    • 雑誌名

      Development

      巻: 138(21) ページ: 4763-4776

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification and developmental analysis of endothelin receptor type-A expressing cells in the mouse kidney2011

    • 著者名/発表者名
      Kitazawa T, Sato T, Nishiyama K, Asai R, Arima Y, Uchijima Y, Kurihara Y, Kurihara H.
    • 雑誌名

      Gene Expr. Patterns

      巻: 11 号: 7 ページ: 371-377

    • DOI

      10.1016/j.gep.2011.04.001

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Calpain-6, a microtubule-stabilizing protein, regulates Rac1 activity and cell motility through interaction with GEF-H12011

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Tonami
    • 雑誌名

      J Cell Sci

      巻: 124(Pt8) ページ: 1214-1223

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Cell-based mechanism behind angiogenic morphogenesis2013

    • 著者名/発表者名
      Koichi Nishiyama
    • 学会等名
      The 23rd CDB meeting
    • 発表場所
      理化学研究所 発生再生科学総合研究センター (兵庫県 神戸市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 血管のかたちをつくる血管細胞動態の理解2013

    • 著者名/発表者名
      西山 功一
    • 学会等名
      第42回日本心脈管作動物質学会
    • 発表場所
      奈良県立新公会堂 (奈良県 奈良市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A novel mathematical model of endothelial cell dynamics during angiogenic morphogenesis: analysis of cell-based mechanisms2012

    • 著者名/発表者名
      Kei Sugihara
    • 学会等名
      第35回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      福岡国際会議場 (福岡県 福岡市)
    • 年月日
      2012-12-11
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Ex vivo血管新生における血管内皮細胞の集団的運動2012

    • 著者名/発表者名
      Koichi Nishiyama
    • 学会等名
      第117回日本解剖学会総会・全国学術集会
    • 発表場所
      山梨大学(山梨県甲府市)(招待講演)
    • 年月日
      2012-03-26
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] A novel mathematical model of angiogenic morphogenesis: implication of tip cell dynamics2012

    • 著者名/発表者名
      Kei Sugihara
    • 学会等名
      第46回発生生物学会大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場 (兵庫県 神戸市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of cell-based mechanisms involved in angiogenic morphogenesis by biological and computational approaches2012

    • 著者名/発表者名
      Koichi Nishiyama
    • 学会等名
      17th International Vascular Biology Meeting 2012
    • 発表場所
      Rhein-Main-Hallen Wiesbaden (Germany Wiesbaden)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 血管構造をつくる血管内皮細胞動態の可視化と理解2012

    • 著者名/発表者名
      西山 功一
    • 学会等名
      第34回日本血栓止血学会学術集会
    • 発表場所
      ハイアットリージェンシー東京 (東京都 千代田区)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 血管の形づくりを担う内皮細胞動態2012

    • 著者名/発表者名
      西山 功一
    • 学会等名
      第22数理生物学会大会
    • 発表場所
      岡山大学津島キャンパス (岡山県 岡山市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cell-based mechanism behind angiogenic morphogenesis: analysis using both experimental and computational approaches2012

    • 著者名/発表者名
      Koichi Nishiyama
    • 学会等名
      7th Kloster Seeon ‘Angiogenesis’: Molecular Mechanism and Functional Interactions
    • 発表場所
      KLOSTER SEEON (Germany Seeon)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Experimental and computational analysis underscores the importance of tip cell dynamics in angiogenic morphogenesis2012

    • 著者名/発表者名
      Koichi Nishiyama
    • 学会等名
      第16回日本心血管内分泌代謝学会学術総会
    • 発表場所
      東京大学本郷キャンパス (東京都 文京区)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 第20回日本血管生物医学会学術集会2012

    • 著者名/発表者名
      Koichi Nishiyama
    • 学会等名
      Imaging, quantification and modeling of self-organizing behaviors of vascular cells
    • 発表場所
      あわぎんホール (徳島県 徳島市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Angiogenic morphogenesis driven by collective endothelial cell behavior2011

    • 著者名/発表者名
      Koichi Nishiyama
    • 学会等名
      第34回分子生物学会年会
    • 発表場所
      横浜パシフィコ(神奈川県横浜市)(招待講演)
    • 年月日
      2011-12-13
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Mechanism involving dynamic and heterogeneous endothelial cell movement during angiogenesis2011

    • 著者名/発表者名
      Koichi Nishiyama
    • 学会等名
      第19回日本血管生物医学会学術集会
    • 発表場所
      東京ステーションコンファレンス(東京都千代田区)(招待講演)
    • 年月日
      2011-12-09
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Id1 may spatiotemporally regulate endothelial cell movements driving angiogenesis2011

    • 著者名/発表者名
      Koichi Nishiyama
    • 学会等名
      American Heart Association Scientific Session
    • 発表場所
      オーランドコンベンションセンター(米国)
    • 年月日
      2011-11-15
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Morphogenetic cell movement in sprouting angiogenesis2011

    • 著者名/発表者名
      Koichi Nishiyama
    • 学会等名
      日蘭二国間交流セミナー
    • 発表場所
      昭和薬科大学(東京都町田市)(招待講演)
    • 年月日
      2011-11-04
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Dynamic and Heterogeneous collective endothelial cell movement driving angiogenic morphogenesis2011

    • 著者名/発表者名
      Koichi Nishiyama
    • 学会等名
      The Second Pacific Symposium on Vascular Biology
    • 発表場所
      済州新羅ホテル(韓国)
    • 年月日
      2011-10-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Ex vivoにおける定量的血管新生評価系の開発2011

    • 著者名/発表者名
      西山功一
    • 学会等名
      第34回日本高血圧学会総会
    • 発表場所
      栃木県総合文化センター(栃木県宇都宮市)
    • 年月日
      2011-10-22
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Id1 modulates sprouting angiogenesis possibly via spatiotemporal regulation of the Notch signal specification2011

    • 著者名/発表者名
      Koichi Nishiyama
    • 学会等名
      第84回日本生化学大会
    • 発表場所
      国立京都国際会館(京都府京都市)
    • 年月日
      2011-09-22
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Collective endothelial cell movement in angiogenic morphogenesis2011

    • 著者名/発表者名
      Koichi Nishiyama
    • 学会等名
      The 9^<th> Japan-Korea Joint Symposium on vascular biology
    • 発表場所
      ウエスティン朝鮮ホテル釜山(韓国)(招待講演)
    • 年月日
      2011-08-25
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考] 東京大学大学院医学系研究科代謝生理化学ホームページ

    • URL

      http://bio.m.u-tokyo.ac.jp/home-j.html

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://bio.m.u-tokyo.ac.jp/home-j.html

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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