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神経上皮組織の自己組織的な形態形成の基盤となる細胞骨格動態の解明

公募研究

研究領域上皮管腔組織の形成・維持と破綻における極性シグナル制御の分子基盤の確立
研究課題/領域番号 24112527
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
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

永樂 元次  独立行政法人理化学研究所, 発生・再生科学総合研究センター, ユニットリーダー (40415097)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2013年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2012年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード立体組織形成 / 自己組織化 / 形態形成 / 幹細胞
研究概要

本研究ではES細胞からの立体組織培養系と3次元イメージング技術を組み合わせ、眼杯形成についての分子・細胞・組織の各階層をまたいだ解析を行うことで、上皮組織の形態形成制御機構について新たな知見を得ることを目的とした。二光子顕微鏡を用いて眼杯形成過程における個々の細胞動態やアクチンや微小管などの細胞骨格動態を長期にわたってイメージング出来る実験観察系の構築を行った。その結果、領域特異的な細胞増殖スピードの違いや細胞形態変化が明らかになった。また同時に細胞内カルシウム動態を観察することで、眼杯形成過程における領域特異的な細胞形態変化と自発的な細胞内カルシウム動態との相関関係を明らかにした。こういった実測データを三次元上皮組織の力学的特性を検証するための数値シミュレーションモデルと組み合わせることで眼杯形成の基本原理についてより厳密に検討することが可能になった。本モデルにより自発的な揺らぎといった個々の細胞動態と組織変形の関係についての階層を超えた理解がさらに深まることが期待される。同時に、ヒトES細胞から自己組織化的にin vitroでヒトの眼杯組織および大脳組織を構築することにも成功し発表した。in vitroでのヒト網膜組織分化法の開発により、将来のヒト網膜組織を用いた、網膜色素変性症などの眼疾患の移植治療の実現化に大きく近づくことになると考えられる。また、in vitroでヒトES細胞から分化させた大脳皮質組織では、発生過程に見られるような層構造の形成が確認され、同時にヒト大脳皮質発生過程に特異的に存在する細胞(basal progenitor)も確認された。

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Mechanical control of notochord morphogenesis by extra-embryonic tissues in mouse embryos2014

    • 著者名/発表者名
      Imuta Y, Koyama H, Shi D, Eiraku M, Fujimori T, Sasaki H
    • 雑誌名

      Mech Dev

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-organization of axial polarity, inside-out layer pattern, and species-specific progenitor dynamics in human ES cell-derived neocortex.2013

    • 著者名/発表者名
      Kadoshima T, Sakaguchi H, Nakano T, Soen M, Ando S, Eiraku M, Ssasai Y
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci USA

      巻: 110 号: 50 ページ: 20284-20289

    • DOI

      10.1073/pnas.1315710110

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Apical contractility in growing epithelium supports robust maintenance of smooth curvatures against cell-division-induced mechanical disturbance.2013

    • 著者名/発表者名
      Okuda S, Inoue Y, Eiraku M, Sasai Y, Adachi T
    • 雑誌名

      J Biomech

      巻: 46 号: 10 ページ: 1705-1713

    • DOI

      10.1016/j.jbiomech.2013.03.035

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modeling cell proliferation for simulating three-dimensional tissue morphogenesis based on a reversible network reconnection framework2013

    • 著者名/発表者名
      Satoru Okuda, Yasuhiro Inoue, Mototsugu Eiraku, Yoshiki Sasai, Taiji Adachi
    • 雑誌名

      Biomechanics and Modeling in Mechanobiology

      巻: (in print) 号: 5 ページ: 987-996

    • DOI

      10.1007/s10237-012-0458-8

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Robust formation and maintenance of continuous stratified cortical neuroepithelium by laminin-containing matrix in mouse ES cell culture2012

    • 著者名/発表者名
      Nasu M, Takata N, Danjo T, Sakaguchi H, Kadoshima T, Futaki S, Sekiguchi K, Eiraku M, Sasai Y
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 7 号: 12 ページ: e53024-e53024

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0053024

    • NAID

      120006626411

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In vitro organogenesis in three dimensions : self-organising stem cells2012

    • 著者名/発表者名
      Sasai Y, Eiraku M, Suga H
    • 雑誌名

      Development

      巻: 139 号: 22 ページ: 4111-21

    • DOI

      10.1242/dev.079590

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-formation of optic cups and storable stratified neural retina from human ESCs.2012

    • 著者名/発表者名
      Nakano T
    • 雑誌名

      Cell Stem Cell

      巻: 10 号: 6 ページ: 771785-771785

    • DOI

      10.1016/j.stem.2012.05.009

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-formation of layered neural structures in three-dimensional culture of ES cells2012

    • 著者名/発表者名
      Eiraku M, Sasai Y
    • 雑誌名

      Curr Opin Neurobiol

      巻: 22 号: 5 ページ: 768-77

    • DOI

      10.1016/j.conb.2012.02.005

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 多能性幹細胞からの立体組織形成2014

    • 著者名/発表者名
      永楽 元次
    • 学会等名
      第13回日本再生医療学会総会
    • 発表場所
      国立京都国際会館
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] in vitroでの立体網膜組織の自己形成とその原理2013

    • 著者名/発表者名
      永楽元次
    • 学会等名
      第12回に本再生医療学会総会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、横浜
    • 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] Self-formation of layered neural structures in ES cell culture2013

    • 著者名/発表者名
      永楽 元次
    • 学会等名
      第86回日本生化学会大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] in vitroでの立体網膜組織の自己形成とその原理2013

    • 著者名/発表者名
      永楽 元次
    • 学会等名
      第84回日本動物学会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] in vitro での立体網膜組織の自己形成とその原理2013

    • 著者名/発表者名
      永楽 元次
    • 学会等名
      第36回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Self-organized formation of optic cup in vitro2012

    • 著者名/発表者名
      Eiraku Mototsugu
    • 学会等名
      Joint Meeting of The 45th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists The 64th Annual Meeting of the Japan Society for Cell Biology
    • 発表場所
      Kobe International Conference Center The Kobe Chamber of Commerce and Industry, Kobe
    • 年月日
      2012-05-28
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Self-organized formation of optic cup in vitro2012

    • 著者名/発表者名
      Eiraku Mototsugu
    • 学会等名
      the 16th NSW Stem Cell Network Workshop: Stem Cell Treatments for Eye Diseases.
    • 発表場所
      University of Western Sydney Medical School, Australia
    • 年月日
      2012-04-06
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] Four -Dimensional Tissue Analysis Unit

    • URL

      http://www.riken.jp/en/research/labs/cdb/hum_stem_cell/fourdim_tissue/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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