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2013 年度 実績報告書

細胞と組織の関係を明らかにする新規数理モデルの開発

研究課題

研究課題/領域番号 24657145
研究機関東京大学

研究代表者

石原 秀至  東京大学, 総合文化研究科, 助教 (10401217)

研究分担者 杉村 薫  京都大学, 物質-細胞統合システム拠点(iCeMS), 助教 (50466033)
キーワード組織力学 / ベイズ推定 / 発生学 / 国際情報交換 フランス
研究概要

個体発生中に起こる組織の変形の背後にある力学過程を、これまで我々が開発してきたベイズを用いた力推定法を用いて、主にショウジョウバエの翅等の上皮系に用いて調べてきた。まず、推定手法についてその確度の検証や実験との比較、手法間の比較などについて行い、また、翅細胞の六角格子への配置メカニズムを、数値シミュレーションや、ミオシン分布との比較を行った上で同定し、論文として発表した。石原と杉村で、翅、背板、成虫原基、初期胚体軸伸張期のデータを取得し、それぞれのシステムに特徴的な変形のタイムスケールや異方性について、力の推定を行い、力学特性の違いを明らかにしている。対応するシミュレーションを行い、論文にまとめる予定である。
一方で、細胞形態内部自由度を取り込んだ連続体の定式化を試みたが、仏パリ第7大学とCurie研グループの同テーマの論文発表があり、研究方針の変更を余儀なくされた。現在、そのグループと密な連携をとりながら、我々の力推定手法と組み合わせ、ショウジョウバエの翅と背板について広視野大規模データを取得し、個々の細胞レベルのダイナミクスとそこから現れるマクロスケールの変形の関係のシステマティックな解析を進めている。翅は石原と杉村(研究分担者)が、背板はCurie研のBellaiche博士らが行っている。また、同グループと連携し、推定手法の拡張として、細胞膜の曲率を考慮する事で推定精度を改良する事や、培養細胞のモノレイヤー中での細胞の力の推定手法も検討している。前者については、ショウジョウバエ個眼ommatidiaを対象に、実データの解析を進めている。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] The mechanical anisotropy in a tissue promotes ordering in hexagonal cell packing2013

    • 著者名/発表者名
      K. Sugimura and S. Ishihara
    • 雑誌名

      Development

      巻: 140 ページ: 4091-4101

    • DOI

      10.1242/dev.094060

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparative study of non-invasive force and stress inference in tissue2013

    • 著者名/発表者名
      S. Ishihara, K. Sugimura, S.J. Cox, I. Bonnet, Y. Bellaïche and F. Graner
    • 雑誌名

      Eur. Phys. J. E

      巻: 36 ページ: 45

    • DOI

      10.1140/epje/i2013-13045-8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Robustness of force and stress inference in an epithelial tissue.2013

    • 著者名/発表者名
      K. Sugimura, Y. Bellaïche, F. Graner, P. Marcq, and S. Ishihara.
    • 雑誌名

      IEEE Eng Med Biol Soc 2013

      巻: 2013 ページ: 2712-2715

    • DOI

      10.1109/EMBC.2013.6610100.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 細胞のかたちから推定する“力”の場2013

    • 著者名/発表者名
      石原秀至, 杉村薫
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: 31 ページ: 1232-1238

  • [学会発表] Bayesian inference of forces in epithelial tissues2014

    • 著者名/発表者名
      石原秀至
    • 学会等名
      Workshop on Mechanics and Growth of Tissues: Development and Cancer:
    • 発表場所
      Curie 研究所. (フランス、パリ)
    • 年月日
      20140113-20140116
  • [学会発表] Bayesian inference of force dynamics during morphogenesis2013

    • 著者名/発表者名
      石原秀至
    • 学会等名
      Seminar at Paris 7 University
    • 発表場所
      パリ第7大学(フランス、パリ)
    • 年月日
      20130904-20130904
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechanical control of hexagonal cell packing in Drosophila wing2013

    • 著者名/発表者名
      石原秀至
    • 学会等名
      東大物性研セミナー
    • 発表場所
      東京大学物性研セミナー(千葉県柏市)
    • 年月日
      20130514-20130514
    • 招待講演
  • [学会発表] 形態形成の力学制御2013

    • 著者名/発表者名
      石原秀至,杉村薫
    • 学会等名
      京都駅前セミナー
    • 発表場所
      京都キャンパスプラザ(京都市下京区)
    • 年月日
      2013-05-17
    • 招待講演

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公開日: 2015-05-28  

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