数理モデルを用いた未分化細胞の分化・脱分化機構の解析

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23650152
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生体生命情報学
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所 (2012); 大阪大学 (2011)
• 研究代表者: 古澤 力 独立行政法人理化学研究所, 多階層生命動態研究チーム, チームリーダー (00372631)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• キーワード: 幹細胞 / 分化 / 数理モデル / 計算機シミュレーション / 安定性

研究概要

本研究は、数理モデルを用いた解析を用いて、幹細胞の分化機構の理解することを目的とした。細胞分化を引き起こす制御ネットワークの探索を行うことによって、出現し得る分化過程のダイナミクスを網羅的に解析し、その過程における不可逆性や安定性の解析を行った。結果として、分化能を持つ幹細胞は振動する発現ダイナミクスを持つことを示し、それを生み出す制御ネットワークの性質の理解に成功した。それらの知見を基に、マウス初期胚における分化ダイナミクスを説明する数理モデルの構築を行った。

研究成果

• [雑誌論文] A dynamical-systems view of stem cell biology (2012)
  • 著者名/発表者名: Chikara Furusawa, Kunihiko Kaneko
  • 雑誌名: Science 巻: 338(6104) ページ: 215-217
  • DOI: DOI:10.1126/science.1224311
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adaptation to optimal cell growth through self-organized criticality (2012)
  • 著者名/発表者名: Chikara Furusawa, Kunihiko Kaneko
  • 雑誌名: Phys. Rev. lett 巻: 108 ページ: 208103
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevLett.108.208103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oscillatory protein expression dynamics endows stem cells with robust differentiation potential (2011)
  • 著者名/発表者名: Narito Suzuki, Chikara Furusawa, Kunihiko Kaneko
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 6(11) ページ: e27232
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epigenetic feedback regulation accelerates adaptation and evolution
  • 著者名/発表者名: Chikara Furusawa, Kunihiko Kaneko
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8(5) ページ: e61251
  • DOI: DOI:10.1371/journal.pone.0061251
  • 査読あり
• [学会発表] 生物システムの多階層性を (理論/実験)から理解する (2013)
  • 著者名/発表者名: 古澤力
  • 学会等名: 生物物理若手の会関西支部セミナー
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2013-03-16
• [学会発表] 生命システムの可塑性と安定性の理解へ向けて (2013)
  • 著者名/発表者名: 古澤力
  • 学会等名: 第1回NINS Colloquium「自然科学の将来像」
  • 発表場所: 箱根
  • 年月日: 2013-02-05
• [学会発表] 細胞間コミュニケーションによる細胞社会の自己組織化ダイナミクス (2012)
  • 著者名/発表者名: 古澤力
  • 学会等名: 第4回NetSci研究会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2012-12-04
• [学会発表] 幹細胞のシステムバイオロジー:細胞分化の動的モデル (2012)
  • 著者名/発表者名: 古澤力
  • 学会等名: 横浜市立大学医学研究科大学院医学セミナー
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2012-10-04
• [学会発表] A dynamical system modeling of cell differentiation for understanding of robust development and cell reprogramming (2012)
  • 著者名/発表者名: 古澤力, 金子邦彦
  • 学会等名: 日本生物物理学会第50回年会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-09-22
• [学会発表] Oscillatory protein expression dynamics generates robust and irreversible differentiation dynamics of stem cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Chikara Furusawa
  • 学会等名: 4th International Congress on Stem Cells and Tissue Formation
  • 発表場所: Dresden, Germany
  • 年月日: 2012-07-19
• [学会発表] Temporal oscillation in protein expressions generates robust differentiation dynamics of stem cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Chikara Furusawa
  • 学会等名: 11th Annual Meeting of International Socienty for Stem Cell Research
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2012-06-12
• [備考] 古澤力, 西宮湯川記念賞, 2011年11月 受賞
• [備考] 古澤力, 文部科学大臣表彰 若手科学者賞, 2011年4月 受賞