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2018 年度 実績報告書

細胞の社会的ふるまいを軸とした発生過程のロバストな器官サイズ決定機構の新展開

研究課題

研究課題/領域番号 18H02451
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

別所 康全  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (70261253)

研究分担者 笹井 紀明  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (80391960)
作村 諭一  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (50324968)
松井 貴輝  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (60403333)
中畑 泰和  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (50390810)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード器官サイズ / 細胞の社会性 / 発生 / 体節 / 側線器官
研究実績の概要

多細胞生物の発生過程において、胚は環境変化にさらされ、かつ生物の素過程はゆらぎに満ちている。しかし生物は生物種固有のサイズに発生し、その中の臓器等も均整のとれたサイズに形成されるので、サイズがロバストに決められるしくみが存在すると理解できる。細胞はゲノム情報に基づいてふるまい、細胞が集まって自律的に組織・器官をつくるので、細胞の社会性がサイズ決定のキーであると考えられる。本研究では、細胞の社会的ふるまいを新たな切り口に、脊椎動物の体節形成とゼブラフィッシュの側線器官形成をモデルとして、実験生物学と数理生物学を駆使することで、組織・器官のサイズがロバストに決められるロジックを明らかにすることを目的として研究を進めた。
ゼブラフィッシュ側線器官の発生について、集団移動する側線器官原基をライブイメージングで観察する系を立ち上げることができた。さらに、アセチルコリンの神経伝達をその受容体の阻害剤を用いて抑制すると、それぞれの側線器官が小さくなり、かつ側線器官の数が増えることを明らかにした。
体節形成について、初期胚の一部と卵黄の一部を切除することにより、胚体全体を小さくする系の確立を試みており、不完全ながら系の立ち上げができつつある。

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

体節形成および側線器官形成のいずれにおいても、胚の個体間でのばらつきが大きいことが障害となっているが、サンプル数を増やすことで克服しつつある。両方において興味深い結果を得つつあるので、おおむね順調に進展していると考える。

今後の研究の推進方策

側線器官形成については、これまでアセチルコリン受容体の阻害剤を用いて、アセチルコリン性の遠心性神経からの入力を薬理学的に抑制していたが、今後は遠心性神経の神経突起をレーザーを用いて物理的に切断することにより遠心性神経からの入力を遮断することを試みる。
体節形成については、胚全体のサイズを小さくした胚の体節のサイズを計測することを試みる。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Noise-resistant developmental reproducibility in vertebrate somite formation2019

    • 著者名/発表者名
      Naoki Honda、Akiyama Ryutaro、Sari Dini Wahyu Kartika、Ishii Shin、Bessho Yasumasa、Matsui Takaaki
    • 雑誌名

      PLOS Computational Biology

      巻: 15 ページ: e1006579

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1006579

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Replicative senescent human cells possess altered circadian clocks with a prolonged period and delayed peak-time2019

    • 著者名/発表者名
      Ahmed Rezwana、Ashimori Atsushige、Iwamoto Satoshi、Matsui Takaaki、Nakahata Yasukazu、Bessho Yasumasa
    • 雑誌名

      Aging

      巻: 11 ページ: 950~973

    • DOI

      10.18632/aging.101794

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Size-reduced embryos reveal a gradient scaling-based mechanism for zebrafish somite formation2018

    • 著者名/発表者名
      Ishimatsu Kana、Hiscock Tom W.、Collins Zach M.、Sari Dini Wahyu Kartika、Lischer Kenny、Richmond David L.、Bessho Yasumasa、Matsui Takaaki、Megason Sean G.
    • 雑誌名

      Development

      巻: 145 ページ: dev161257

    • DOI

      10.1242/dev.161257

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Pulsed-laser-activated impulse response encoder (PLAIRE): detection of core-shell structure of biomimetic micro gel-sphere2018

    • 著者名/発表者名
      Ryohei Yasukuni, Daiki Minamino, Tei Watanabe, Sohei Yamada, Takanori Iino, Yasumasa Bessho, Takaaki Matsui, Yoichiroh Hosokawa
    • 雑誌名

      Applied Physics A volume

      巻: 124 ページ: 592

    • DOI

      10.1007/s00339-018-2016-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Presomitic mesoderm-specific expression of the transcriptional repressorHes7is controlled by E-box, T-box, and Notch signaling pathways2018

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Shinichi、Nakahata Yasukazu、Kohno Kenji、Matsui Takaaki、Bessho Yasumasa
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 293 ページ: 12167~12176

    • DOI

      10.1074/jbc.RA118.003728

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ERK Activity Dynamics during Zebrafish Embryonic Development2018

    • 著者名/発表者名
      Wong Kah-Loon、Akiyama Ryutaro、Bessho Yasumasa、Matsui Takaaki
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 20 ページ: 109

    • DOI

      10.3390/ijms20010109

    • 査読あり
  • [学会発表] A role of extracellular environment in collective migration of organ progenitors.2018

    • 著者名/発表者名
      Ryutaro Akiyama, Akari Karaiwa, Yasumasa Bessho, Takaaki Matsui
    • 学会等名
      2nd Scientific Communication in Fisheries and Marine Sciences (SCiFiMaS 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Noise-resistant developmental reproducibility in vertebrate somite formation2018

    • 著者名/発表者名
      本田直樹, Dini WK Sari, 秋山 隆太郎, 石井信, 別所 康全, 松井 貴輝
    • 学会等名
      第70回日本細胞生物学会・第51回日本発生生物学会 合同大会
  • [学会発表] Circadian Period extension due to impairment of NAD+/PARP12018

    • 著者名/発表者名
      Atsushige Ashimori, Yasukazu Nakahata, Takaaki Matsui, Yasumasa Bessho
    • 学会等名
      International Symposium on Biological Rhythms (JSC国際シンポジウム)
    • 国際学会
  • [学会発表] ゼブラフィッシュ胚の原腸陥入における細胞競合様現象の解析2018

    • 著者名/発表者名
      秋山 隆太郎, 山田 壮平, 別所 康全, 細川 陽一郎, 松井 貴輝
    • 学会等名
      第8回細胞競合コロキウム

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公開日: 2021-01-27  

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