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本課題では、形態形成における細胞集団の協調した細胞間相互作用について、細胞間に働く力をシグナル入力とするメカノフィードバック機構の役割を明らかにすることを目指している。本年度においては、３年目の計画に沿って、前年度に構築した細胞間接着のメカノフィードバック機構を考慮した３Ｄバーテックスモデルを用いて、実験との定量的比較による数理モデルの評価を行った。まず、in vitro実験により得られた組織形状を楕円形近似により定量化し、シミュレーション結果との比較を行うと、数理モデルは、メカノフィードバックの有無による形状変化の定性的な傾向を捉えられることが確認された。より定量的な再現を目指し、エネルギー関数の改良を検討した結果、メカノフィードバックによって発生する収縮力そのもののばらつきを考慮することが重要であると示唆された。次に、改良を施した新しい数理モデルを用いて、組織形成シミュレーションを行い、メカノフィードバックの形態形成における役割を検討した。メカノフィードバックのあるコントロールモデルでは、メカノフィードバックを介した隣接細胞間との逐次的な収縮力の調整によって、安定な細胞形状が組織サイズに整合するよう１つに定まり、平滑な組織形状が維持された。一方、メカノフィードバックの調整感度に関するパラメータを次第に鈍化させたところ、細胞間のローカルな力の釣り合いから生じる細胞形状が、必ずしも組織サイズとは整合しない感度域となり、組織形状の乱れとともに様々な細胞形状が生じた。このことから、メカノフィードバックは、細胞レベルのローカルな力作用の集積した結果として生じる組織の大域的な形状を、再び、細胞レベルのローカルな安定形状にフィードバックすることによって、平滑な組織形状を力学的に安定に実現する役割を果たしている可能性が示唆された。
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