三次元細胞モデルを使って上皮陥入機構を明らかにする

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21570234
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 発生生物学
• 研究機関: 兵庫大学 ; 神戸大学
• 研究代表者: 本多 久夫 神戸大学, 医学研究科, 学術推進研究員 (10289118)
• 研究期間 (年度): 2009-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: invagination / cell model / vertex dynamics / morphogenesis

研究概要

多細胞生物の形態形成は、[遺伝子→細胞→形]のスキームであらわせる。この道筋を具体化するためにスキームの後半を細胞モデルという数理的手法を使って研究した。まず、ハエ幼虫の気管形成の始まりである上皮陥入について、実験家の観察データと対応させながらシミュレーションを行った。細胞のふるまいにいくつかの仮定を置くと見事に陥入した。ただこの時使った仮定のうち細胞が胚体内に移動する機構が問題である。いっぽう、トリ神経管形成に見られる陥入時の細胞パターンの研究中に、平面内細胞極性遺伝子celsrの局在がミオシン分子の局在の原因であることが明らかにできた。こうして遺伝子から形への道筋の一つを明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Essence of Shape Formation of Animals (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Honda
  • 雑誌名: Forma 巻: 27 ページ: S1–S8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Planar cell polarity links axes of spatial dynamics in neural-tube closure (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Nishimura, H. Honda and M. Takeichi
  • 雑誌名: Cell 巻: 149 ページ: 1084-1097
  • DOI: 10.1016/j.cell.2012.04.021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computer simulation of wound closure in epithelial tissues : Cell basal-lamina adhesion (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Nagai and H. Honda
  • 雑誌名: Phys.Rev.E 巻: 80 (6), 061903 ページ: 12
  • DOI: 10.1103/
  • 査読あり
• [学会発表] Morphogenesis by Successive Self-Construction of Cells (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Honda
  • 学会等名: BIT's 4th Annual World - Congress of Molecular and Cell Biology
  • 発表場所: DICC (Dailian International Congress Cener, Dalian, China)
  • 年月日: 2014-04-26
• [学会発表] Biological cell models based on Voronoi tessellation are antecedents of modern vertex cell models (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Honda
  • 学会等名: Fifth International Conference on Analytic Number Theory and Spatial Tessellatios (Voronoi Conference)
  • 発表場所: Institute of Physics and Mathematics of the Natioanl Pedagogical Dragomanov University, Kyiv, Ukraine
  • 年月日: 2013-09-17
• [学会発表] Morphogenesis by successive self-constructions of cells (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Honda
  • 学会等名: ISIS Congress-Festival Symmetry : Art and Science"Labyrinth and Symmetry"
  • 発表場所: Imperial Belvedere Hotel, Hersonissos, Crete
  • 年月日: 2013-09-14
• [学会発表] Three-dimensional cell model for tissue morphogenesis (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Honda
  • 学会等名: Workshop "Computational modeling of regenerative medicine and cellular patern formation", 35th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicin and Biology Society (EMSC)
  • 発表場所: International Convention Center in Osaka
  • 年月日: 2013-07-03
• [学会発表] Three-dimensional cell model for tissue morphogenesis (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Honda
  • 学会等名: Banff Workshop"Tissue Growth and Morphogenesis : from Genetics to Mechanics and Back"
  • 発表場所: Banff, Canada
  • 年月日: 2012-07-25
• [学会発表] 袋構造からみた哺乳類の形態形成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 本多久夫
  • 学会等名: 第52回日本先天異常学会学術集会イフニンクセミナー
  • 発表場所: 日東京女子医科大学
  • 年月日: 2012-07-07
• [学会発表] Three dimensional cell model for tissue morphogenesis (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Honda and T. Nagai
  • 学会等名: 17^<th> International Biophysics Congress
  • 発表場所: China National Convention Center、北京
  • 年月日: 20111101-02
• [学会発表] メビウスの輪をもつ上皮シート (2011)
  • 著者名/発表者名: 本多久夫
  • 学会等名: 第72回形の科学シンポジウム
  • 発表場所: 鹿児島大学
  • 年月日: 2011-12-10
• [学会発表] Three-dimensional cell model for tissue morphogenesis (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Honda
  • 学会等名: The 49^<th> Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
  • 発表場所: 県立兵庫大学、姫路
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Three-dimensional cell model for tissue morphogenesis (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Honda
  • 学会等名: The 2011 Meeting on"Computational Cell Biology"
  • 発表場所: Cold Spring Harbor Lab., New York,USA
  • 年月日: 2011-03-30
• [学会発表] Balance of planar and apicaco-basal forces orchestrate the invagination fo the Drosophila tracheal placode (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Kondo, M. Nishimura, H. Honda, S. Hayahi
  • 学会等名: 43rd Annual Meeting for the Japanese Society of Developmental Biologists
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 20100621-22
• [学会発表] 細い毛細血管の周長はとびとびの値をもつ? (2010)
  • 著者名/発表者名: 本多久夫
  • 学会等名: 第70回形の科学シンポジウム
  • 発表場所: 加古川市
  • 年月日: 2010-11-21
• [学会発表] Mechanical cell properties causing epithelial invagination (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Honda, M. Nishimura, T. Kondo, S. Hayahi
  • 学会等名: 日本生物物理学会第48回年会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] 上皮シートの陥入をおこす細胞のふるまい (2010)
  • 著者名/発表者名: 本多久夫、西村真由子、近藤武史、林茂生
  • 学会等名: 第20回日本数理生物学会大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] An equation of motion for cell-based morphogenesis (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Honda
  • 学会等名: Symposium 10. 43^<rd> Annual Meeting for the Japanese Society of Developmental Biologists
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2010-06-23
• [学会発表] 上皮シートの陥入をおこす細胞のふるまい (2009)
  • 著者名/発表者名: 本多久夫、西村真由子、近藤武史、林茂生
  • 学会等名: 第68回形の科学シンポジウム
  • 発表場所: 獨協医大
  • 年月日: 2009-11-22
• [学会発表] 形態形成研究のための3次元細胞モデル (2009)
  • 著者名/発表者名: 本多久夫
  • 学会等名: 第31回日本バイオマテリアル学会シンポジウム5
  • 発表場所: 京都テルサ
  • 年月日: 2009-11-17
• [学会発表] 一周一細胞の上皮性チューブの形成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 本多久夫、長井達三、和田宝成、加藤輝、林茂生
  • 学会等名: 日本生物物理学会第47回年会
  • 発表場所: アスティとくしま
  • 年月日: 2009-11-01
• [学会発表] Symmetry breakage in the early mammalian embryo (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Honda
  • 学会等名: International Interdisciplinary Conference of ISIS-Symmetry
  • 発表場所: Wroclaw and Cracow, Poland
  • 年月日: 2009-09-14
• [学会発表] Formation of an epithelial tube of single cell-size circumference (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Honda, T.Nagai, H.Wada, K.Kato, S.Hayahi
  • 学会等名: 42nd Annual Meeting for the Japanese Society of Developmental Biologists
  • 発表場所: Niigata
  • 年月日: 2009-05-30
• [学会発表] Coordination of cell movement by microtubule and myosin systems during epithelial invagination (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Nishimura, H. Honda, S.Hayahi
  • 学会等名: 42nd Annual Meeting for the Japanese Society of Developmental Biologists
  • 発表場所: Niigata
  • 年月日: 2009-05-30
• [図書] 「多細胞体形態形成のための細胞モデル」望月敦史編『生命科学の新しい潮流−理論生物学』第4章第2節 (2011)
  • 著者名/発表者名: 本多久夫
  • 総ページ数: 220-247
  • 出版者: 共立出版
• [図書] 『形の生物学』NHKブックス (2010)
  • 著者名/発表者名: 本多久夫
  • 出版者: NHK出版
• [図書] 「形態形成−細胞が行う自己組織化」国武豊喜監修『自己組織化ハンドブック』第1章第9節 (2009)
  • 著者名/発表者名: 本多久夫
  • 総ページ数: 313-319
  • 出版者: 株/NTS
• [図書] 「ミクロとマクロをつなぐ多面体細胞モデル(第9章)「シリーズ数理生物学要論」(日本数理生物学会編集)第2巻「『空間』の数理生物学」(瀬野裕美編) (2009)
  • 著者名/発表者名: 本多久夫
  • 総ページ数: 151-166
  • 出版者: 共立出版