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2018 年度 実績報告書

PI3Kシグナルと幹細胞動態の階層的数理解析による自己組織化機構の解明

公募研究

研究領域数理解析に基づく生体シグナル伝達システムの統合的理解
研究課題/領域番号 17H05997
研究機関東京医科歯科大学

研究代表者

難波 大輔  東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 准教授 (10380255)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
キーワード表皮角化幹細胞
研究実績の概要

昨年度に作製したPI3Kシグナルを定量的に可視化するプローブ(AktPH-mCherry)をヒト表皮角化細胞にレンチウイルスベクターを用いて発現させたところ、増殖能の高いヒト表皮角化細胞と増殖能の低いヒト表皮角化細胞で、その発現分布に違いが確認された。そこで、ヒト表皮角化細胞においてPI3Kシグナルを活性化する細胞増殖因子について解析を行ったところ、ある増殖因子を同定することができた。この増殖因子は、実際に表皮角化細胞動態に大きく影響を与えることを確認した。また、昨年度に開発した培養表皮シート形成のシミュレーションに、今回同定した細胞増殖因子の作用を加えたところ、培養表皮シートの各層の細胞密度や厚みに違いが見出された。このシミュレーション結果に基づき、細胞培養実験を行ったところ、予測通りに細胞増殖因子を加えた場合に、培養表皮シートの各層の細胞密度や厚みに顕著な違いを見出すことができた。さらにこの細胞増殖因子が細胞動態に影響を与える機構について、解析を行ったところ、その増殖因子の下流で細胞動態に影響を与える因子を同定することができた。また、その分子の発現動態を定量解析を行い、発現動態モデルを作製することに成功した。以上の結果から、ヒト表皮角化幹細胞動態に影響を与える分子の発現動態から、個々の幹細胞動態変化、さらには、細胞間相互作用によって培養表皮シートが形成されるすべての過程、すなわち、分子→細胞→組織(多細胞)の階層横断的な現象を、数理的に理解することが可能となった。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2019 2018

すべて 学会発表 (1件) (うち招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

  • [学会発表] Kinetic analysis and modeling of human epidermal stem cell behavior in multilayered sheet formation2019

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Nanba
    • 学会等名
      1st International symposium on Interdisciplinary Approaches to Integrative Understanding of Biological Signaling Networks
    • 招待講演
  • [産業財産権] 細胞の挙動の解析方法、およびその利用2018

    • 発明者名
      古徳純一、弘瀬拓矢、難波大輔、西村栄美
    • 権利者名
      古徳純一、弘瀬拓矢、難波大輔、西村栄美
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2018-116303

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公開日: 2019-12-27  

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