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細胞の動きが規則的な空間パターン形成に与える影響の構成的理解

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 25111712
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

戎家 美紀  独立行政法人理化学研究所, 生命システム研究センター, ユニットリーダー (00544933)

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 *注記
9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
2014年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2013年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
キーワード側方抑制 / 細胞分化 / 細胞運動 / パターン形成
研究実績の概要

Delta-Notchシグナルを使った側方抑制機構で細胞集団が自己組織化する際に、細胞の動きがどのように影響するかを、実際に人工側方抑制ネットワークを培養細胞上に作ることで検証した。結果、側方抑制機構によって生じる2タイプの細胞(Delta陽性細胞とNotch活性細胞)の比率が、細胞がランダムに動きまわることで大きく影響を受けること明らかにした。細胞密度が低いなど細胞がよく動く条件下では、Delta陽性細胞の比率が増加した。一方、細胞接着因子を強制発現して細胞が動きにくい条件にすると、Notch活性細胞の比率が増加した。さらに、細胞が動き回ることが、細胞比率が動的平衡(細胞タイプが絶えず入れ替わる)ではなく静的平衡(同じタイプで居続ける)を保つのに貢献していることを見出した。最後に、数理モデルを用いて、側方抑制ネットワークと細胞比率の関係をシミュレートすることができた。以上の成果は、2015年にNat Commun誌上にて発表した。
これまでDelta陽性細胞とNotch活性細胞の比率は一定と考えられてきた。一因としては、生体内で細胞の動きを制御するのは難しいためと思われる。一方本研究では、実験操作の容易な培養細胞上に人工側方抑制ネットワークを作製したため、様々な条件下で細胞比率を調べることが可能になり、その結果、細胞の動きによって比率が大きく変化し得ることを示せた。よって、当初の目的はおおむね達成できたと言える。ただし、今回の実験は全てCHO細胞(繊維芽細胞様の形態)を用いて行ったものである。研究開始当初は、上皮細胞のような規則的な形態の細胞で同様の研究を行うことを予定しており、それは引き続き今後の課題である。

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。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (17件) (うち招待講演 15件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Synthetic lateral inhibition governs cell-type bifurcation with robust ratios2015

    • 著者名/発表者名
      Matsuda M, Koga M, Woltjen K, Nishida E & Ebisuya M
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 6 号: 1 ページ: 6195-6195

    • DOI

      10.1038/ncomms7195

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dual role of YAP and TAZ in renewal of the intestinal epithelium2015

    • 著者名/発表者名
      Imajo M, Ebisuya M & Nishida E
    • 雑誌名

      Nature Cell Biology

      巻: 17 号: 1 ページ: 7-19

    • DOI

      10.1038/ncb3084

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Foxd1 is a mediator and indicator of the cell reprogramming process2014

    • 著者名/発表者名
      Makito Koga, Mitsuhiro Matsuda, Teruhisa Kawamura, Takahiro Sogo, Asako Shigeno, Eisuke Nishida, Miki Ebisuya
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 5 号: 1 ページ: 3197-3197

    • DOI

      10.1038/ncomms4197

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Regulation of pluripotency in male germline stem cells by Dmrt1.2013

    • 著者名/発表者名
      Takashima S, Hirose M, Ogonuki N, Ebisuya M, Inoue K, Kanatsu-Shinohara M, Tanaka T, Nishida E, Ogura A & Shinohara T.
    • 雑誌名

      Genes & Development

      巻: 27 ページ: 1949-1958

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 細胞間コミュニケーションによる自己組織化の再構成2015

    • 著者名/発表者名
      戎家美紀
    • 学会等名
      生命動態の分子メカニズムと数理
    • 発表場所
      京都府、京都市、京都大学芝蘭会館
    • 年月日
      2015-03-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Reconstitution of multicellular development with synthetic minimum gene circuits2014

    • 著者名/発表者名
      Miki Ebisuya
    • 学会等名
      EMBL invited seminar
    • 発表場所
      ドイツ、ハイデルベルグ、EMBL
    • 年月日
      2014-12-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞間に違いを生み出すしくみの再構成2014

    • 著者名/発表者名
      戎家美紀
    • 学会等名
      第一回六甲医学研究会
    • 発表場所
      日本、神戸、六甲山ホテル
    • 年月日
      2014-11-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 遺伝子発現パターンの再構成2014

    • 著者名/発表者名
      戎家美紀
    • 学会等名
      遺伝研研究会「クロマチンにおけるゲノムDNAの機能発現メカニズム」
    • 発表場所
      愛知県、三島市、国立遺伝学研究所
    • 年月日
      2014-10-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cell-type diversification through reconstituted lateral inhibition2014

    • 著者名/発表者名
      Miki Ebisuya
    • 学会等名
      JSPS Japan-China Scientific Cooperation Program China-Japan-Korea Joint Symposium on Developmental Biology
    • 発表場所
      中国、北京、Chinese Academy of Sciences
    • 年月日
      2014-10-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞間に非対称性を生みだすしくみの再構成2014

    • 著者名/発表者名
      戎家美紀
    • 学会等名
      分生研セミナー
    • 発表場所
      東京都、東京大学分子細胞学研究所
    • 年月日
      2014-10-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞間に非対称性を生み出すしくみの再構成2014

    • 著者名/発表者名
      戎家美紀
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      北海道、札幌市、札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Reconstitution of intercellular symmetry breaking2014

    • 著者名/発表者名
      Miki Ebisuya
    • 学会等名
      日米数理生物学会合同大会
    • 発表場所
      大阪府、大阪市、大阪国際会議場
    • 年月日
      2014-07-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 側方抑制によって細胞集団が多様化するしくみの再構成2014

    • 著者名/発表者名
      戎家美紀
    • 学会等名
      第47回日本発生生物学会年会
    • 発表場所
      愛知県、名古屋市、ウインクあいち
    • 年月日
      2014-05-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Genesis of asymmetry through synthetic cell-cell positive feedback

    • 著者名/発表者名
      Miki Ebisuya
    • 学会等名
      Quan Tissue meeting "Computational approaches to networks, cells and tissues"
    • 発表場所
      スペイン バルセロナ
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 女性に人気の研究室の秘密 細胞運命を非対称化させる遺伝子回路の作製

    • 著者名/発表者名
      戎家 美紀
    • 学会等名
      第2回バイオアセンブラ若手シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学 生産技術研究所 コンベンションセンター(東京都)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 同種の細胞間に違いを生むしくみの再構成

    • 著者名/発表者名
      戎家 美紀
    • 学会等名
      熊本シンポジウム2013
    • 発表場所
      熊本大学発生医学研究所(熊本県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Genesis of Asymmetry Through Reconstituted Lateral Inhibition

    • 著者名/発表者名
      Miki Ebisuya
    • 学会等名
      The 61st NIBB Conference"Cellular Community in Mammalian Embryogenesis"
    • 発表場所
      岡崎カンファレンスセンター(愛知県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 均質な細胞間に「非対称性」を持たせるしくみの再構成

    • 著者名/発表者名
      戎家 美紀
    • 学会等名
      第25回高速シンポジウム
    • 発表場所
      延暦寺会館(滋賀県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 人工遺伝子ネットワークの開発 - 細胞運命を非対称化するしくみの再構成 -

    • 著者名/発表者名
      戎家 美紀
    • 学会等名
      Frontier bioscience colloquium
    • 発表場所
      大阪大学大学院生命機能研究科(大阪府)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞間に非対称性を生み出すしくみの再構成

    • 著者名/発表者名
      戎家 美紀
    • 学会等名
      生物リズム現象の数理フロンティア
    • 発表場所
      近畿大学 東大阪キャンパス(大阪府)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 細胞間に違いを生み出すしくみの再構成

    • 著者名/発表者名
      戎家 美紀
    • 学会等名
      第7回京阪奈計算生物物理学セミナー
    • 発表場所
      大阪大学中之島センター(大阪府)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 理化学研究所プレスリリース 均一な細胞集団に自発的に違いを生み出す仕組みを再構成

    • URL

      http://www.riken.jp/pr/press/2015/20150205_1/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 理化学研究所 発生・再生科学総合研究センター内の研究室紹介ページ

    • URL

      http://www.cdb.riken.jp/jp/02_research/0207_strategic06.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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