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2018 年度 実績報告書

真核細胞の集団での指向走性能率に関する理論と実験の両面からの研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K17777
研究機関東京大学

研究代表者

平岩 徹也  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (20612154)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード真核細胞の遊走 / 集団挙動 / モデリング / 実験との比較
研究実績の概要

遊走細胞など自己駆動集団の数理モデルを構築し、その集団運動について大きく理解を進めました。内在極性を考慮した真核細胞の走化性遊走の数理モデルを多細胞に適用して、細胞間コミュニケーションとして特に接触遊走阻害(CIL (= Contact Inhibition of Locomotion))と呼ばれる、2細胞が触れたときに重なり合いを避けるよう能動的に内在極性を変化させるやりとりを行う場合についての集団運動を研究しました。主結果として、CILと排除体積が同時にあると、直接にお互いの進行方向をそろえようとする相互作用が無くても全体の遊走方向が揃い、かつ走化性の精度が一細胞のときより著しく向上することが明らかになりました。本結果は査読つき論文誌に公表済みです。
さらに研究計画当初の予想を上回る発展として、構築したモデルの汎用さから、細胞間コミュニーケーションつまり運動する要素間の相互作用を変更していくことで多彩な挙動が得られることがわかりました。構築した数理モデルにおいて細胞間コミュニケーションを適したものにするだけで、社会性遊走細胞である細胞性粘菌や、さらにバクテリアの集団移動挙動を再現できる可能性が見えてきています。さらには細胞だけでなく、細胞骨格系の運動アッセイの結果にも適用できることもわかり、対応する実験を行うグループたちとの共同研究にもつながっています。
また、骨髄性白血病細胞(HL60)細胞を用いた集団遊走アッセイ実験も行いました。クラスターとそのダイナミクスが観察されています。上述の拡張モデルを用いた結果と比較し、その再現に部分的に成功しています。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] シンガポール国立大学メカノバイオロジー研究所(シンガポール)

    • 国名
      シンガポール
    • 外国機関名
      シンガポール国立大学メカノバイオロジー研究所
  • [雑誌論文] Two types of exclusion interactions for self-propelled objects and collective motion induced by their combination2019

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Hiraiwa
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 99 ページ: 012614 p1 - p19

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevE.99.012614

    • 査読あり
  • [学会発表] Numerical modeling and simulations for active behaviors of cells2019

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Hiraiwa
    • 学会等名
      VISTEC ESE Seminar 2019 Special Lectures
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Collective cell movement driven by left-right asymmetric shrinkage of cell-cell junctions2018

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Hiraiwa
    • 学会等名
      Universal Biology Institute-Mechanobiology Institute Joint Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Theory on chemotactic migration of eukaryotic cells2018

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Hiraiwa
    • 学会等名
      Fundamental Problems in Active Matter
    • 国際学会
  • [学会発表] Theory on chemotactic migration of eukaryotic cells2018

    • 著者名/発表者名
      平岩徹也
    • 学会等名
      Active Matter Workshop 2018
  • [学会発表] 真核細胞の走化性遊走の理論2018

    • 著者名/発表者名
      平岩徹也
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年次大会
  • [学会発表] 互いに孤立した遊走細胞の集団の挙動2018

    • 著者名/発表者名
      平岩徹也
    • 学会等名
      日本物理学会 2018秋季大会
  • [学会発表] Theory on collective behavior of migrating eukaryotic cells2018

    • 著者名/発表者名
      平岩徹也
    • 学会等名
      第56回日本生物物理学会年会

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公開日: 2019-12-27  

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