2022 年度研究成果報告書

対称性による細胞集団運動のパターン形成における普遍性の解明

研究課題

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研究課題/領域番号	19K03770
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分13040:生物物理、化学物理およびソフトマターの物理関連
研究機関	大阪大学
研究代表者	松下勝義大阪大学, 大学院理学研究科, 特任助教 (60422440)
研究期間 (年度)	2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード	集団運動 / 極性対称性 / 細胞接着 / 運動秩序形成 / パターン形成
研究成果の概要	我々は、細胞の対称性と集団的な細胞移動の関係を調べた。対称性としては細胞の表面張力の3つの対称クラスを考えた。一つは回転対称な張力で、細胞の凝集や分散状態を制御する。二つ目は極型の張力で、細胞を駆動力する。最後の非極性型の張力は、細胞の伸張させる。これらの細胞対称性での集団細胞運動を数値計算で調べた。回転対称的な張力は細胞構成を安定化させ、ゆらぐ集団運動から安定した長距離運動への遷移を示した。極型の対称性は、以前から知られた横列パターンを安定化させるのみであった。非極性型は、回転対称点を除きネマティック相で運動を安定化させた。また、極型-回転対称の境界を調べ様々な運動状態が現れることを示した。
自由記述の分野	統計物理学
研究成果の学術的意義や社会的意義	自発的に運動するアクティブマターの巨視的な振る舞いはその対称性で分類されるとされてきた. 細胞の集団はその重要な例とされてきた. 現状のところその分類の実際に真核細胞へ適用はすすんでいない.この適用は実験的には困難であるが, 理論的な模型であれば比較的容易に調べることができる.本研究はCellular Potts模型を利用して対称性と少なくとも我々はこの研究を通して細胞の張力の対称性と集団運動の関係を整理した. 少なくとも極型のものに関しては知られた秩序状態が安定するが, 回転対称で駆動がある場合や非極性の場合での秩序形成などそれほど単純でないことが判ってきた.