| 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 |
15H05859
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
武田 洋幸 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (80179647)
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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 | ゼブラフィッシュ / 体節形成 / ３次元 / シミュレーション / 形態形成 |
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| 研究実績の概要 |
ゼブラフィッシュの体節をモデル系とし、細胞の回転運動によるダイナミックな組織3次元変形を細胞レベルで理解するために平成27年度から以下の実験を並行して行っている。
①全細胞の観察・記録・再現（全細胞の記録と計算機上での動態解析）、②力の測定（実験的に力の発生する場所とその大きさを計測または推定）、③バーチャル体節および体節３Dモデル構築（全データを取り込んだバーチャル体節、種々の条件で体節形成をシミュレートできる体節３Dモデルの構築）。
本年度はゼブラフィッシュ胚において、高深度・高速でイメージングを可能にするライトシート顕微鏡（Zeiss Lightsheet Z.1）を導入して、特に、①全細胞の観察・記録・再現（全細胞の記録と計算機上での動態解析）のデータ取得に取り組んだ。核の位置に加えて、細胞形態も記載が可能になってる。また②については、センサーであるフレットプローブの魚類への応用を目指し、哺乳類、魚類の培養細胞で試験的に導入して、張力変異とフレット効率の変化を調べ、良好な結果を得た。現在トランスジェニックゼブラフィッシュ作製用のコンストラクトを構築し、インジェクション中である。③のバーチャル体節は①のデータをもとに、引き続き数理生物の秋山班員と構築に向けた準備を進めている。一方、細胞の回転とその過程で起こる細胞の配置換えがどのように組織伸長に結び付くか を考える上で３Dシミュレーションが重要であり、こちらも秋山班員と構築中である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
体節変形は、少数の細胞（300個）の回転運動により、短時間（3時間）に起きるダイナミックな組織伸長運動ではあるが、従来の共焦点顕微鏡では最深部（腹側）の細胞（核）の動態を完全に捉えることができなかった。しかし、ライトシート顕微鏡（Zeiss Lightsheet Z.1）を導入することでこの問題が克服され、現在順調にデータを取得している。これまでの結果から、最もダイナミックに伸長する時期と場所を絞り込み、モデル化を前提とした全細胞のデータを蓄積し、数理生物の秋山班員とモデル化を進めることができた。一方、組織にかかる力を測定するプローブの性能試験を魚類培養細胞で行い、28年度にトランスジェニック魚を作成する準備が整った。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成28年度も引き続き、①全細胞の観察・記録・再現（全細胞の記録と計算機上での動態解析）、②力の測定（実験的に力の発生する場所とその大きさを計測または推定）、③バーチャル体節および体節３Dモデル構築（全データを取り込んだバーチャル体節、種々の条件で体節形成をシミュレートできる体節３Dモデルの構築）を中心に研究を進める。
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