| 研究領域 | 生物の３Ｄ形態を構築するロジック |
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| 研究課題/領域番号 |
15H05858
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
生物系
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
芳賀 永 北海道大学, 先端生命科学研究院, 教授 (00292045)
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| 研究分担者 |
石原 誠一郎 北海道大学, 先端生命科学研究院, 助教 (10719933)
古澤 和也 北海道大学, 先端生命科学研究院, 助教 (00510017)
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| 研究期間 (年度) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| キーワード | 細胞・組織 / 上皮細胞シート / ゲル基質 / アクトミオシン / 集団運動 |
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| 研究成果の概要 |
消化管，呼吸器系など様々な器官の形態は上皮組織の折り畳みによって作られる．本研究はゲル基質を用いて上皮細胞シートを培養シャーレ内で作り出し，境界条件，基質粘弾性，細胞内張力，浸透圧など物理的パラメータを制御することで３Ｄ形態を構築させ，その力学的ロジックを数理モデルによって解析した．
本研究では，ゲニピンで架橋したマトリゲル上にイヌ腎尿細管上皮細胞（MDCK細胞）の細胞シートを培養し，基底部側を高浸透圧にすることで，上皮細胞シートが自発的に変形しドーム状の３Ｄ構造が形成されることを見出した．さらに，球殻状のゲルカプセル培養系を新たに構築し，胚発生初期の形態形成を模倣することに成功した．
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| 自由記述の分野 |
細胞生物学
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
インビトロでの実験は，原理の発見には有効であるが，観察した現象がアーティファクトである可能性がある．本研究では，消化管形成，体節形成などを観察するインビボの計画班と協調し，インビトロとインビボの現象を対比しながら研究を進めることができた．
また，３Ｄ形態が形成されるロジックを理解するためには，数理モデルが不可欠である．本研究では，３Ｄシミュレーションを担当する計画班と連携することで，細胞集団の回転やドーム形成の力学モデルを構築することができた．このように，インビボ，インビトロ，数理の連携によって，一見複雑に見えるインビボでの現象をシンプルな数理モデルで解明する新たなスキームが構築された．
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