かたちをつくる血管細胞の集団的ふるまいと制御系の理解

• 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: 25111705
• 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: 熊本大学 (2014); 東京大学 (2013)
• 研究代表者: 西山 功一 熊本大学, 医学部附属病院, 講師 (80398221)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2014年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2013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: 血管新生 / 自己組織化 / 数理モデル / 分岐形成 / 細胞動態 / 発生・分化 / ライブイメージング / 細胞運動 / 定量評価

研究実績の概要

本研究では、定量的な４次元動態解析、ならびに統計学的手法と数理生物学的手法により分岐形成を成立させる細胞メカニズムとその支配分子メカニズムを解明することを目的とした。
平成２６年度においては特に前年度までに得られてきた分岐現象の際の内皮細胞動態の定性的・定量的解析と数理モデルの構築、および数理モデルによる細胞・分メカニズムの解明を目指した。
前年度までに、新生血管の先端細胞の形態変化と運動変化が、直下の後続細胞の動態と密にリンクしていることが確認でき、分岐形成メカニズムを理解するキーステップとして、先端細胞と後続細胞の相互作用による先端細胞の動態制御機構を解明することが重要であることがわかってきた。したがって、平成２６年度は、それを可能とする構成的実験系の確立と数理モデルの構築を行った。
マウス大動脈から血管内皮細胞を酵素処理にて粗単離し培養増幅した後、CD3１をマーカーとして磁気分離装置にて内皮細胞を単離することができた。これまでに、粗単離した内皮細胞は血管新生能を有すること、つまり構成的的実験系が可能であることを、スフェロイドアッセイを用いた４次元動態解析にて確認できた。
また、これまでエージェント・ベースモデルを用いて数理モデルを構築してきたが、細胞形態変化や細胞間作用をより解析しやすくするために、共同研究者の協力のもとセルラ・ポッツモデルを用いたモデルを新たに構築する準備を進めた。
今後、上記の構成的実験系と数理モデルを連動させて、分岐形成メカニズムを担う先端細胞と後続細胞の細胞間作用の実体解明をさらに進める予定である。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Myocardium-derived angiopoietin-1 is essential for coronary vein formation in the developing heart (2014)
  • 著者名/発表者名: Arita Y, Nakaoka Y, Matsunaga T, Kidoya H, Yamamizu K, Arima Y, Kataoka-Hashimoto T, Ikeoka K, Yasui T, Masaki T, Yamamoto K, Higuchi K, Park JS, Shirai M, Nishiyama K, Yamagishi H, Otsu K, Kurihara H, Minami T, Yamauchi-Takihara K, Koh GY, Mochizuki N, Takakura N, Sakata Y, Yamashita JK, Komuro I
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 5 号: 1 ページ: 4452-4452
  • DOI: 10.1038/ncomms5552
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Endothelin regulates neural crest deployment and fate to form great vessels through D1x5/D1x6-independent mechanisms. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kim KS, Arima Y, Kitazawa T, Nishiyama K, Asai R, Uchijima Y, Sato T, Levi G, Kitanaka S, Igarashi T, Kurihara Y, Kurihara H.
  • 雑誌名: Mechanism of Development 巻: 130 号: 11-12 ページ: 553-566
  • DOI: 10.1016/j.mod.2013.07.005
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Resistin-Like Molecule β Is Abundantly Expressed in Foam Cells and Is Involved in Atherosclerosis Development. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kushiyama A, Sakoda H, Oue N, Okubo M, Nakatsu Y, Ono H, Fukushima T, Kamata H, Nishimura F, Kikuchi T, Fujishiro M, Nishiyama K, Aburatani H, Kushiyama S, Iizuka M, Taki N, Encinas J, Sentani K, Ogonuki N, Ogura A, Kawazu S, Yasui W, Higashi Y, Kurihara H, Katagiri H, Asano T.
  • 雑誌名: Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology 巻: 33 号: 8 ページ: 1986-1993
  • DOI: 10.1161/atvbaha.113.301546
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] in vitroライブイメージングと定量解析による血管新生機構の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西山功一
  • 雑誌名: 日本血栓止血学会誌 巻: 24(6) ページ: 553-559
  • NAID: 130003393317
• [雑誌論文] 血管づくりに秘められた細胞集団の挙動
  • 著者名/発表者名: 西山 功一
  • 雑誌名: 細胞工学 巻: 33(6) ページ: 639-643
• [学会発表] Vascular Network formation for a long-term spheroid culture by co-culture endothelial cells and fibroblast (2015)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Hayashi, Hisako Takigawa-Imamura, Koichi Nishiyama et al.
  • 学会等名: The 28th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2015)
  • 発表場所: Estoril Centro De Congressos (Estoril)
  • 年月日: 2015-01-18 – 2015-01-22
• [学会発表] 血管新生の包括的理解のための新しい解析システムの構築 (2014)
  • 著者名/発表者名: 西山 功一
  • 学会等名: 第５回Molecular Cardiovascular Conference II
  • 発表場所: 神戸シェラトン（神戸）
  • 年月日: 2014-08-06
• [学会発表] Cell Dynanics During Angiogenic Morphogenesis (2014)
  • 著者名/発表者名: 西山 功一
  • 学会等名: The Joint Annual Meeting of the Japanese Society for Mathematical Biology and the Society for Mathematical Biology
  • 発表場所: コンベンションセンター（大阪）
  • 年月日: 2014-08-01
  • 招待講演
• [学会発表] Stochastic and deterministic aspects of angiogenic endothelial cell movements revealed by mathematical modelling (2014)
  • 著者名/発表者名: 西山 功一
  • 学会等名: Research PlaNet 2014
  • 発表場所: 東京国際フォーラム（東京）
  • 年月日: 2014-05-10
  • 招待講演
• [学会発表] Stochastic and deterministic aspects driving angiogenesis as a morphologic multicellular movement (2014)
  • 著者名/発表者名: 西山 功一
  • 学会等名: The 18th International Vascular Biology Meeting
  • 発表場所: みやこめっせ（京都）
  • 年月日: 2014-04-17
  • 招待講演
• [学会発表] Mural cells modulate collective endothelial cell movements to promote proper angiogenic morphogenesis (2013)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama K
  • 学会等名: The Angiogenesis Gordon Research Conference
  • 発表場所: サルブ・レジーナ大学（米国）
• [学会発表] Angiogenic morphogenesis: analyses of the self-organizing mechanisms of vascular cells using “imaging and modeling”
  • 著者名/発表者名: Nishiyama K
  • 学会等名: The 11th Japan-Korea Joint Symposium on Vascular Biology
  • 発表場所: ハイアットリージェンシー済州ホテル（韓国）
  • 招待講演
• [学会発表] かたちをつくる血管細胞動態と数理モデル化
  • 著者名/発表者名: 西山功一
  • 学会等名: 「非線形離散可積分系の新展開」RIMS研究集会
  • 発表場所: 京都大学（京都）
  • 招待講演
• [学会発表] Understanding of collective endothelial cell behaviors driving angiogenic morphogenesis using mathematical modeling
  • 著者名/発表者名: Nishiyama K
  • 学会等名: The 4th Molecular Cardiovascular Conference II
  • 発表場所: キロロリゾートホテルピアノ（余市）
• [学会発表] 血管新生における血管内皮細胞運動の制御系としての壁細胞の役割
  • 著者名/発表者名: 西山功一
  • 学会等名: 第21回日本血管生物医学会学術集会
  • 発表場所: 千里阪急ホテル（大阪府）
  • 招待講演
• [学会発表] 内皮細胞の自発的パターン形成 ～ブレークスルーを生むコラボレーション～
  • 著者名/発表者名: 西山功一、三浦岳
  • 学会等名: 日本発生生物学会 秋季シンポジウム2013
  • 発表場所: しあわせの村、野外活動センターあおぞら（神戸市）（
  • 招待講演
• [学会発表] Modeling collective endothelial cell movement behind angiogenic morphogenesis
  • 著者名/発表者名: Sugihara K
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（神戸市）
  • 招待講演
• [備考] 熊本大学国際先端医学研究拠点施設 西山研究室
  • URL: http://ircms.kumamoto-u.ac.jp/research/archives/6