| 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）。
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）平成27年度導入したライトシート顕微鏡は順調に稼働し、深部までの細胞を捉えることができている。しかし3～4時間の観察期間で胚は大きく成長するため、ガラス管内のマウントでは胚は変形し細胞の動きを捉えたとしてもそれが正常と異なる可能性があることが判明した。そこで、Weber et al （2014）の論文を参考に種々の試行錯誤の結果、低濃度アガロース内で、FEPチューブ内に包埋する方法でこの問題が解決することが判明した。これにより、正常な形態形成の過程での体節細胞約200個の動態を、完全に捉えることができた。さらに、核の位置に加えて、細胞形態の記載も可能になっている。
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、現在トランスジェニックゼブラフィッシュを作成中である。③のバーチャル体節は、①のデータを取り込んだin silicoでのバーチャル体節が完成している。数理生物の秋山班員および井上班員の協力を得て、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調べるための３Dシミュレーションを構築中である。
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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（200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、種々の改良により適切なマウント法を確立して、ライトシート顕微鏡（Zeiss Lightsheet Z.1）を用いて、正常な形態形成下での全体節細胞（約200個）の細胞動態および形態を記録することができるようになった。つまりバーチャル体節は完成した。既に、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、井上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を発現するトランスジェニック魚は、現在成長するのを待っている。平成29年度にはトランスジェニック魚を利用することができる予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成29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体節３Dモデル構築（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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