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器官形態形成における細胞動態制御機構の解明

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 23111525
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
研究機関東京理科大学

研究代表者

辻 孝  東京理科大学, 総合研究機構, 教授 (50339131)

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
9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
2012年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2011年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワード形態形成 / 器官 / 4次元モデル / 数理生物 / 歯胚 / トラッキング / 四次元細胞動態解析
研究実績の概要

器官は、その発生過程で上皮・間葉相互作用により時空間的に細胞の増殖分化、細胞運動が制御され、器官固有の形態が形成されると考えられている。本研究では、歯胚発生をモデルに、細胞の四次元的な動態解析を通して、器官形態形成の過程で細胞動態が時空間的に統合制御される仕組みとその制御分子を明らかにすることを目的とした。
歯胚の発生では、上皮組織が間葉組織に陥入してダイナミックに形態が変化する。そこで、歯胚発生における三次元的な細胞動態を時空間的に可視化するため、H2B-EGFP/Fucciマウスを用いて、歯胚発生の細胞動態を共焦点顕微鏡によりライブイメージングを行い、歯胚の経時的な形態変化を三次元的な細胞位置情報より解析する四次元細胞動態解析法を開発した。本解析法より取得した上皮細胞の細胞動態情報をもとに、歯胚上皮組織の変形を数理解析したところ、歯胚形態変化と細胞の増殖・非増殖のパターンは相関し、歯胚中の部域依存的な差異の存在が明らかになった。特に、エナメルノット領域や歯堤領域は細胞増殖停止領域を形成して細胞の三次元的配置はほとんど変化しないのに対して、細胞増殖領域では細胞の分裂方向が制御されると共に、細胞移動距離が相対的に大きいことが判明した。細胞の運動や増殖、形態変化において細胞骨格が重要な役割を果たすことから、これらの領域での特異的局在を解析したところ、アクチン骨格の制御分子であるリン酸化型Cofilinが、発生段階を通して細胞増殖停止領域に局在することが明らかになった。この結果より歯胚上皮細胞の動態制御にCofilinが密接に関与していることが示唆された。
以上の成果から、歯胚の形態形成では、細胞動態とアクチン骨格再編成の制御が密接に関与し、これらが統合的に制御されることにより、細胞動態の領域的な差異がうまれ、ダイナミックな形態変化が引き起こされることが示唆された。

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

    (18件)

すべて 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (14件) (うち招待講演 8件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Fully functional hair follicle regeneration through the rearrangement of stem cells and their niches2012

    • 著者名/発表者名
      Toyoshima K, Asakawa K, Ishibashi N, Toki H, Ogawa M, Hasegawa T, Irie T, Tachikawa T, Sato A, Takeda A, and Tsuji T
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 3(784) 号: 1 ページ: 784-784

    • DOI

      10.1038/ncomms1784

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hair organ regeneration via the bioengineered hair follicular unit transplantation2012

    • 著者名/発表者名
      Asakawa K, Toyoshima K, Ishibashi N, Tobe H, Iwadate A, Kanayama T, Hasegawa T, Nakao K, Toki H, Noguchi S, Ogawa M, Sato A, and Tsuji T
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 2(424) 号: 1 ページ: 424-424

    • DOI

      10.1038/srep00424

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Tooth Regenerative Therapy as a Future Dental Treatment2013

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tsuji
    • 学会等名
      IADR general session
    • 発表場所
      Seattle, USA
    • 年月日
      2013-03-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 器官再生医療の基盤技術開発と医療産業化を目指して2013

    • 著者名/発表者名
      辻 孝
    • 学会等名
      日本学術振興会協力会 理事会・評議員会講演会
    • 発表場所
      東京・グランドアーク半蔵門
    • 年月日
      2013-02-25
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 器官再生治療の実現に向けた戦略と研究の展開2013

    • 著者名/発表者名
      辻 孝
    • 学会等名
      第二回日本大学幹細胞研究フォーラム
    • 発表場所
      東京・日本大学会館大講堂
    • 年月日
      2013-01-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 器官形態形成における4次元細胞動態解析2012

    • 著者名/発表者名
      中津 洋輔、森田 梨津子、紀平 望帆、野本 洋平、辻 孝
    • 学会等名
      第35回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      福岡・福岡国際会議場・マリンメッセ福岡
    • 年月日
      2012-12-13
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 細胞骨格再編成を介した器官形態の制御メカニズムの解析2012

    • 著者名/発表者名
      森田 梨津子、 紀平 望帆、中津 洋輔、野本 洋平、小川 美帆、大橋 一正、水野 健作、辻 孝
    • 学会等名
      第35回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      福岡・福岡国際会議場・マリンメッセ福岡
    • 年月日
      2012-12-12
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] The regulation of the organ morphology via cytoskeletal remodeling2012

    • 著者名/発表者名
      Ritsuko Morita, Miho Kihira, Yousuke Nakatsu, Youhei Nomoto, Miho Ogawa, Kazumasa Ohashi, Kensaku Mizuno, Takashi Tsuji
    • 学会等名
      第35回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      福岡・福岡国際会議場・マリンメッセ福岡
    • 年月日
      2012-12-12
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 歯の発生過程における座屈モデル:細胞間力学作用が創り出す形態形成の道筋2012

    • 著者名/発表者名
      今村(滝川)寿子、森田 梨津子、岩城 貴史、辻 孝、吉川 研一
    • 学会等名
      第35回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      福岡・福岡国際会議場・マリンメッセ福岡
    • 年月日
      2012-12-11
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Buckling model of the tooth germ invagination: self-organization by the mechanical cell-cell interaction2012

    • 著者名/発表者名
      Hisako Takigawa-Imamura, Ritsuko Morita, Takafumi Iwaki, Takashi Tsuji, Kenichi Yoshikawa
    • 学会等名
      第35回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      福岡・福岡国際会議場・マリンメッセ福岡
    • 年月日
      2012-12-11
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Development and Prospect of a Future Organ Replacement Regenerative Therapy2012

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tsuji
    • 学会等名
      The 18th Annual Meeting of Kyoto Cornea Club
    • 発表場所
      Kyoto,Japan
    • 年月日
      2012-12-07
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Fully Functional Bioengineered Tooth Replacement as a Future Tooth Regenerative Therapy2012

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tsuji
    • 学会等名
      The 7th Global COE International Symposium“Molecular Science in Oral-Systemic Medicine-Autumn Seminar-”
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2012-11-13
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 未来の再生医療としての臓器置換再生医療の実現を目指して-歯や毛包の器官再生をモデルとして-2012

    • 著者名/発表者名
      辻 孝
    • 学会等名
      第37回組織細胞化学講習会
    • 発表場所
      大阪・高槻現代劇場中ホール
    • 年月日
      2012-08-01
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 21世紀型医療システムとして期待される器官再生医療の戦略と展開2012

    • 著者名/発表者名
      辻 孝
    • 学会等名
      日本成人矯正歯科学会第20回記念大会
    • 発表場所
      東京・学術総合センター
    • 年月日
      2012-07-01
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞運動・組織形成での力学-科学応答2012

    • 著者名/発表者名
      辻 孝
    • 学会等名
      第1回多細胞動態研究のためのブレインストーミング・ワークショップ
    • 発表場所
      神戸・理化学研究所
    • 年月日
      2012-06-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 歯胚発生をモデルとした時空間的な細胞動態の解析2011

    • 著者名/発表者名
      紀平望帆, ほか4名
    • 学会等名
      日本バイオイメージング学会
    • 発表場所
      千歳科学技術大学
    • 年月日
      2011-09-02
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考] 辻孝研究室HP

    • URL

      http://www.tsuji-lab.com/

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] 総合研究機構・辻孝研究室ホームページ

    • URL

      http://www.tsuji-lab.com/research/organ/design.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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