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上皮組織の形態形成を理解するためには、細胞の分化や増殖などを制御する化学的特性と組織の物性や内部応力などの力学的特性の二つの側面を明らかにする必要がある。これまでの研究の結果、網膜前駆神経上皮はcanonical Wntシグナルにより神経網膜(NR)と網膜色素上皮(RPE)の二つの分化状態へと領域化され、ミオシン活性の時空間制御を通じて、領域特異的な物性を獲得することが眼杯形成に必要であることを明らかにしてきた。しかしながらこういった化学的シグナルがどのようにして組織の形態変化を実現する力学的シグナルへと変換されるのかという分子レベルのメカニズムについては、他の多くの上皮形態形成過程と同様にほとんど明らかにされていない。そこで本研究では、ES細胞からの眼杯形成系を用いて、化学的シグナルと力学的シグナルのフィードバック機構を明らかにし、in vitroで上皮組織の変形をコントロールする技術の確立を目指した。
本研究を遂行した結果、眼杯形成過程において、NRとRPEの境界領域特異的にカルシウムの濃度上昇が観察されること、またその結果境界領域の細胞がapico-basal方向にconstriction（lateral constriction）を起こすことを明らかにした。これらの結果から、マクロな組織変形の結果引き起こされる力場の変化を局所の細胞が感知し、カルシウム濃度上昇という化学シグナルに変換され、細胞形態へと影響を与える。さらに局所の細胞形態変化が再びマクロな形態へとフィードバックされるというこれまでに提唱されていなかった新たな眼杯形成モデルの提唱に至った。また、これまでに開発してきた三次元多細胞力学動態シミュレーションを用いてこのモデルの検証を行なった（論文作成中）。
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