| 研究課題/領域番号 |
16K17781
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
鈴木 量 京都大学, 物質－細胞統合システム拠点, 特定研究員 (10768071)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 再生組織の物理 / 非平衡形状揺らぎ / 対称性の破れ / 自己駆動型粒子 |
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| 研究実績の概要 |
多細胞生物の個体の発生において形態形成は最も重要な過程の一つである。ここでは細胞同士の相互作用に加えて、それらを取り巻く環境との相互作用によって多数の細胞が秩序的な高次構造を自発的に生み出し、個別細胞の単なる総和とは異なる機能を生み出す。なかでも、等方的な胚が体軸を決定する過程は発生の初期過程において極めて重要である。この体軸の決定という「対称性の破れ」を、発生過程を理解するためにモデル実験系として頻繁に用いられているヒドラを用いて、非平衡形状揺らぎの全モード解析という物理的リードアウトによって定量的に解析した。また、形状揺らぎと再生ヒドラ切片の運動（並進・回転）の相関も得られた。
ヒドラ切片の再生過程で得られた結果をより深く理解するために、単離した細胞を再凝集した塊から再生する系を用いて実験を行った。モードの時間発展は切片から再生する系に類似していたが、運動が全く異なるという興味深い結果が得られた。
さらに、この現象において組織の変形を可能とする細胞骨格の重要性を調べるため、細胞骨格を駆動している分子モーターを阻害した系でのモード解析も行った。
また研究準備段階では計画していなかった再生ヒドラ切片の体積弾性率を非侵襲的かつ高精度で評価するという研究テーマを見つけ、その成果をまとめ論文として発表した(Veschgini,...Suzuki, et al., APL 108, 103702 (2016))。
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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
ほぼ無限で強力な再生能力をもつヒドラの組織切片は１週間ほどで完全なヒドラとして再生する。なかでも最初の２、３日は体軸形成において非常に重要であり、変形しながら駆動する。長時間にわたり自発的形状揺らぎ及び運動を追跡するため、ヒドラの自動追跡システムの構築にとりかかり、ほぼ完成している。
形状揺らぎの全モード解析に関しては、再生ヒドラ切片を用いて異なるサイズで行ったのに加えて、比較として単離した細胞を再凝集したReaggregate系でもモード解析を行った。さらに、形状を司る細胞骨格の駆動しているミオシンの働きを阻害する実験も実施したことから、計画通りに進んでいると考えられる。
また研究準備段階では計画していなかった再生ヒドラ切片の体積弾性率を非侵襲的かつ高精度で評価するという研究テーマを見つけ、その成果をまとめ論文として発表した(Veschgini,...Suzuki, et al., APL 108, 103702 (2016))。
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| 今後の研究の推進方策 |
ヒドラは組織切片だけではなく、単離した細胞を再凝集した塊からも完全に再生することができる。これら異なる再生過程の形状揺らぎには共通する点があることを見出したが、その本質に迫るため、細胞骨格構造の時間変化を追跡し、定量する。
これを明らかにした上で、再生過程における環境因子の与える影響をモード解析により定量する。外的摂動が形態形成に与える影響を理解することにより、再生過程で起きる体軸決定（対称性の破れ）を物理的視座から統合的に明らかにすることを目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成２８年度に計上していた顕微鏡を購入しなかったため次年度使用額が生じた。ヒドラの非平衡形状揺らぎと運動を追跡するxyステージシステムを構築してから購入予定であり、まだ完成していないため購入しなかった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
追跡システムはほぼ完成していて最終段階に入っており、６、７月頃に完成する予定のため、その頃に発注する予定。
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