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腎臓の機能単位すなわちネフロンは胎生期の後腎間葉から形成される。間葉から上皮への転換によって球状の腎胞が形成され、これがC字体、さらにはS字体に変形し、最終的にネフロン（糸球体や尿細管）に分化する。C字体からS字体に変化する際にはそれまでと反対側の膜が収縮する必要があると考えられるが、何がこれを制御するのか、どんな力学的機構が働いているかは一切不明である。よって本計画は、マウスの腎臓形成におけるS字体の形成過程を可視化し、その物理的な変化を理論で説明することによって、細胞集団の交互の湾曲による３D形態形成のロジックを解明することを目的とした。
S字体形成時の細胞表面（細胞膜）を蛍光標識できるマウスをCre-loxPシステムによって作成し、胎生12.5日の腎臓をフィルター上で数日間器官培養した。その過程を共焦点顕微鏡でタイムラプス解析を行ったが、解像度の高い画像は得られなかった。そこで、様々な発生段階のS字体が混在する胎生15.5日の腎臓の静止画に絞って解析を行った。具体的には、上記遺伝子改変マウスの胎生15.5日の腎臓を、さらに核や管腔面を共染色した。それを透明化した後、画像処理ソフトウェアImarisで処理することによって高解像度静止画像を得た。これをもとに本領域数理班と議論した結果、S字体の下部はこれまで考えられてきたような屈曲した細い管ではなく、船の底のように扁平で丸みをもった構造であることを見出した。管腔の体積を一定と仮定したシミュレーションなど多くの提言を受けており、S字体形成に働く力学的原理を引き続き検討したい。
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