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2016 年度 実施状況報告書

上皮の管径を維持するやわらかな力学機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15K18541
研究機関京都大学

研究代表者

平島 剛志  京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 特定助教 (10620198)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード数理モデル / バーテクスダイナミクスモデル / ライブイメージング / 多細胞力学応答 / 精巣上体 / 上皮管 / サイズ維持
研究実績の概要

平成28年度は、生体組織のサイズ維持機構を明らかにするため、マウスの精巣上体細管を実験材料として用い、(1)ライブイメージングデータの細胞動態の定量、(2)ミオシンリン酸化程度の定量、(3)数理モデルの発展の3点を主に行った。

管上皮のライブイメージング画像から細胞の再配列運動を定量化することを目的とし、先行研究で提案された手法に基づく定量化法を考案した。測定の結果、管円周方向に沿った細胞分裂に対しては、細胞集団が相対的に配置換えを起こす一方で、長軸方向に沿った細胞分裂に対しては細胞集団の相対的な配置換えが起きにくいこと、また、分裂後60分程度で再配列が起きやすいことがわかった。さらに、再配列を引き起こすための力を生み出すミオシン軽鎖のリン酸化程度を定量化するために、ウェスタンブロット解析を行った。これらの測定手法を組み合わせて、管を異方的に圧縮した場合の、リン酸化応答を測定した。その結果、特定の方向に沿った圧縮に対してのみ、精巣上体の細胞がリン酸化を引き起こすことがわかった。

これらの結果を取りまとめて、国際誌(査読付き)に論文を1報、和文総説として2報、発表した。他2報を国際誌に投稿しており、現在査読中である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

平成28年度以降の計画として、数理モデリングと網羅的なシミュレーション解析を行う予定であった。すでに数理モデルを発展させ、必要なシミュレーション解析を終えている。また、発展させた数理モデルを用いた網羅的シミュレーションも行い、新たな結果を得ている。したがって、当初計画以上に進捗状況は進展したと言える。

今後の研究の推進方策

管径維持のための『多細胞力学システム』の存在を明らかにするための、イメージングを中心とした細胞動態因子の定量解析と数理モデル解析は、平成28年度までに確立した。また、この手法を利用した、摂動実験とそれに対する精巣上体管の応答解析を行った。平成29年度は、外力に対する細胞応答に着目し、力に対する細胞応答のタイムスケールや強度の測定を行う。さらに、これらの結果と数理モデルを組み合わせて、力学システムとしての特徴づけを行っていく。

次年度使用額が生じた理由

年度末に購入予定だった消耗品の納期が間に合わず、次年度に購入することに決定したため。

次年度使用額の使用計画

消耗品の購入。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Mathematical Study on Robust Tissue Pattern Formation in Growing Epididymal Tubule2016

    • 著者名/発表者名
      Hirashima Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Journal of Theoretical Biology

      巻: 407 ページ: 71-80

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.jtbi.2016.07.005

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 多細胞動態・形態の定量による恒常的な管径維持システムの解明2017

    • 著者名/発表者名
      平島剛志
    • 学会等名
      定量生物の会第8回年会
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター
    • 年月日
      2017-01-08 – 2017-01-09
    • 招待講演
  • [学会発表] 増殖する上皮管の径サイズ恒常維持に働く適応的な多細胞動態システム2016

    • 著者名/発表者名
      平島剛志、安達泰治
    • 学会等名
      日本発生生物学会秋季シンポジウム2016
    • 発表場所
      三島市民文化会館
    • 年月日
      2016-10-19 – 2016-10-21
  • [学会発表] Adaptive Multicellular Dynamics via Directional Mechanosensing for Homeostatic Radial Size of Proliferating Tube2016

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Hirashima and Taiji Adachi
    • 学会等名
      Mechanobiology from molecules to tissues, theory and applications
    • 発表場所
      Quy Nhon, Vietnam
    • 年月日
      2016-06-26 – 2016-07-02
    • 国際学会
  • [学会発表] 増殖する上皮管の径サイズ恒常維持に働く適応的な多細胞動態システムについて2016

    • 著者名/発表者名
      平島剛志、安達泰治
    • 学会等名
      第68回日本細胞生物学会・日本ケミカルバイオロジー学会第11回年回 合同大会
    • 発表場所
      京都テルサ
    • 年月日
      2016-06-14 – 2016-06-16
    • 招待講演

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公開日: 2018-01-16  

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