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2015 年度 実績報告書

増殖する上皮細胞集団の力学が内在する自発的な細胞競合メカニズムの解明

公募研究

研究領域細胞競合:細胞社会を支える適者生存システム
研究課題/領域番号 15H01502
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

森下 喜弘  国立研究開発法人理化学研究所, 生命システム研究センター, ユニットリーダー (00404062)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード発生動態 / 理論生物
研究実績の概要

本研究では、『増殖する上皮細胞集団の力学が内在する自発的な細胞競合メカニズムの解明』を研究課題名とし、理論解析、数値シミュレーションによって、[課題1] 均一な細胞集団の増殖系が内在的に有するCell extrusion機構『中立性競合』の解明、[課題2]細胞競合という生物現象にMotivateされた新しい数理の展開を目的としている。

課題[1]に関して:本研究では、従来の生化学的・遺伝学的に不均一な細胞集団で生じる競合を「制御性競合(regulatory competition)」として、均一な細胞集団であっても増殖系が内在的に有する競合を「中立性競合(neutral conpetition)」として分類し、主に後者の中立性競合が起こるメカニズムを主に力学の観点から解析した。細胞の力学・増殖に関する様式が細胞排除率に与える影響を定量的に解析するために、細胞レベルのFitnessと組織レベルのFitnessの定義を提案した。得られた細胞特性と細胞排除率の関係性に基づき、組織の成長効率を向上させる新しいFeedback機構の提案を行った。また、細胞の力学特性がばらつき(表現型ゆらぎ)を持つ状況下では、よりFitnessの高い細胞が組織成長によって選択され、結果として組織レベルでのFitnessが発生過程を通じて向上していきうることを数値シミュレーションによって示した。この研究結果は制御性競合において、異なる細胞種間の力学特性の差がどのようにお互いを排除するかを理解する上での基礎情報を与えると考えられる。
現在この結果を論文にまとめており、近日中に投稿予定である。

課題[2]に関して:組織成長ダイナミクスと生態学におけるレプリケータダイナミクス(集団内における各種のシェアが種間相互作用を通じてどのように時間変化するかを表す方程式系)の関係性の一部が明らかとなった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

上述のように、主要課題2つのうちの1つに関して結果がでており、論文としてまとめる段階まで来たため。

今後の研究の推進方策

今後は、上記の課題1に関して論文を投稿するとともに、課題2の理論を深めて論文投稿を目指す。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2015

すべて 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件)

  • [学会発表] Cell extrusion induced by geometrical and mechanical heterogeneity in growing epithelial tissues2015

    • 著者名/発表者名
      李尚雨
    • 学会等名
      2015 Joint Meeting of The 5th China-Japan-Korea Colloquium on Mathematical Biology
    • 発表場所
      同志社大学(京都府京都市)
    • 年月日
      2015-08-26 – 2015-08-29
    • 国際学会
  • [学会発表] A theoretical study on mechanisms of cell extrusion process in growing epithelial tissues2015

    • 著者名/発表者名
      李尚雨
    • 学会等名
      第48回日本発生生物学会大会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2015-06-02 – 2015-06-05
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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