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隣接する細胞集団間に働く力学とパターン形成

公募研究

研究領域ミクロからマクロへ階層を超える秩序形成のロジック
研究課題/領域番号 23127513
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
研究機関京都大学

研究代表者

杉村 薫  京都大学, 物質ー細胞統合システム拠点, 助教 (50466033)

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
9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
2012年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2011年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
キーワード形態形成 / 力 / ショウジョウバエ / アクチン
研究実績の概要

細胞集団の協調的振る舞いが引き起こす形態形成を理解するためには、細胞集団に働く力の定量化が必須である。平成24年度は、開発した力のベイズ推定法(Ishihara and Sugimura, 2012)について、その正確性と安定性の比較評価を行った。その結果、比較検討した3つの手法の中で、我々の力のベイズ推定法が最も正確で、かつ、画像解析エラーなどに対する安定であることがわかった (Ishihara et al., 2013; Sugimura et al., 2013)。上記の力推定法では細胞接着面を直線として取り扱っているが、細胞接着面の曲率と力の関係(ラプラス則)を考慮することで、逆問題が未決定から過決定になる。そこで、細胞接着面の曲率を考慮した、新しい力推定法を開発した。細胞接着面の曲率の大きさは組織や発生段階ごとに異なるので、力のベイズ推定法(Ishihara and Sugimura, 2012)と新しい力推定法のそれぞれが、個体発生の異なる局面の力学制御の解明に貢献できると期待される。
細胞集団の協調的振る舞いが引き起こすパターン形成として、ショウジョウバエの上皮組織の細胞競合に注目した。これまでのタイムラプス画像データ(Ohsawa et al., 2012)と比較して、より定量性の高いデータを得られるようになった。タイムラプス画像データに力推定法を適用し、推定した力の動態と細胞分裂、細胞死、細胞形態変化などの細胞レベルの動態の関係の解明に取り組んだ。

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

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (12件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Comparative study of non-invasive force and stress inference in tissue2013

    • 著者名/発表者名
      S Ishihara, K Sugimura, S J Cox I. Bonnet, Y Bellaïche, F Graner
    • 雑誌名

      Eur. Phys. J. E

      巻: Vo.36:45 号: 4 ページ: 22-24

    • DOI

      10.1140/epje/i2013-13045-8

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書 2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Robustness of force and stress inference in an epithelial tissue.2013

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Sugimura, Yohanns Bella#239;che, Francois Graner, Philippe Marcq, and Shuji Ishihara
    • 雑誌名

      Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc

      巻: 未定

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 細胞のかたちから推定する“力”の場 生き物の形づくりをベイズ統計で解き明かす2013

    • 著者名/発表者名
      石原 秀至, 杉村 薫
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: 31 ページ: 1232-1238

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [雑誌論文] Bayesian inference of force dynamics during morphogenesis2012

    • 著者名/発表者名
      S Ishihara, K Sugimura
    • 雑誌名

      Journal of Theoretical Biology

      巻: 313 ページ: 201-211

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2012.08.017

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Imaging cell competition in Drosophila imaginal discs.2012

    • 著者名/発表者名
      Shizue Ohsawa, Kaoru Sugimura, Kyoko Takino, and Tatsushi Igaki.
    • 雑誌名

      Methods in Enzymology

      巻: 506 号: 12 ページ: 407-413

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0052649

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書 2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Non-autonomusapoptosis is triggered by local cell cycl eprogression during epithelial replacement in Drosophila2011

    • 著者名/発表者名
      Nakajima, Y-I, Kuranaga, E., Sugimura, K., Miyawaki, A., and Miura, M.
    • 雑誌名

      Mol. Cell Biol

      巻: 31 号: 12 ページ: 2499-2512

    • DOI

      10.1128/mcb.01046-10

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Bayesian inference of force dynamics during morphogenesis2013

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Sugimura
    • 学会等名
      RSC-iCeMS International Symposium “Cell-Material Integration and Biomaterials Science"
    • 発表場所
      京都府京都市
    • 年月日
      2013-03-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Global Force Balance Promotes Ordering in Hexagonal Cell Packing2013

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Sugimura
    • 学会等名
      The 10th NIBB-EMBL Symposium 2013
    • 発表場所
      愛知県岡崎市
    • 年月日
      2013-03-17
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Cell population-level Mechanical Control of Hexagonal Cell Packing2013

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Sugimura
    • 学会等名
      The 23rd CDB Meeting "Building multicellular systems from Cellular Cross-Talk"
    • 発表場所
      兵庫県神戸市
    • 年月日
      2013-01-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Global Force Balance Promotes Ordering in Hexagonal Cell Packing2013

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Sugimura
    • 学会等名
      iCeMS Symposium on Theoretical Computational Biology
    • 発表場所
      京都府京都市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞の押し合いへし合いによる生き物の形づくりを 統計学的方法論で解き明かす2012

    • 著者名/発表者名
      杉村薫
    • 学会等名
      第5回定量生物学の会年会
    • 発表場所
      東京都目黒区
    • 年月日
      2012-11-23
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Cell population-level mechanical control of hexagonal cell packing2012

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Sugimura
    • 学会等名
      日独先端科学シンポジウム(JGFoS)
    • 発表場所
      Potsdam, Germany
    • 年月日
      2012-10-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] The emergence of epithelial pattern through force-generating and force-responding properties of myosin2012

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Sugimura
    • 学会等名
      第50回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      愛知県名古屋市
    • 年月日
      2012-09-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Estimating dynamics of forces during morphogenesis2012

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Sugimura
    • 学会等名
      第45回日本発生生物学会年会
    • 発表場所
      兵庫県神戸市
    • 年月日
      2012-05-28
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 多細胞集団の応力場のパターンによる形態形成の制御メカニズム2012

    • 著者名/発表者名
      杉村薫
    • 学会等名
      The 10th NIBB-EMBL Symposium 2013
    • 発表場所
      愛知県名古屋市
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Estimating the Dynamics of Forces during Morphogenesis2012

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Sugimura
    • 学会等名
      The 10th RIKEN CDB symposium
    • 発表場所
      兵庫県神戸市
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Global Hexagonalization of Cells by Local Directional Remodeling of Cell Adhesion Surfaces2011

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Sugimura
    • 学会等名
      The 1st Asia-Pacific Drosophila research conference
    • 発表場所
      台北, 台湾
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Estimating the Dynamics of Forces during Morphogenesis2011

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Sugimura
    • 学会等名
      The 5th Mechanobiology Conference
    • 発表場所
      シンガポール大学、シンガポール
    • 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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