2016 Fiscal Year Annual Research Report
細胞競合において分裂速度の差を検知する細胞間相互作用の実態：数理解析と実験的検証
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15J01837
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
坪井 有寿 大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 細胞競合 / 数理モデル / cell vertex model / ショウジョウバエ / 力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、多細胞組織の力学研究でよく用いられる数理モデルの一つ、cell vertex model (CVM )とショウジョウバエ実験を用いて、細胞競合の時空間変化を調べ、その成果を学会で発表した。また学術雑誌にその成果を投稿中である。以下に、具体的な研究成果を記す。
1. 昨年度に構築したCVMに細胞死を導入し、細胞死後の力学的変形の時間変化を詳細に解析した。その結果、ストレスの強くかかった細胞に細胞死が誘導された場合ほど、分裂の速い細胞が変形することで選択的に空いた空間を占有することを、数理モデルから見出した。また、面積成長の非対称性を促す要因として、バイアスのある細胞配置換えを発見した。
2. ショウジョウバエ蛹期中胸背側(notum)上皮にモザイク状にYki過剰発現クローンを誘導し、細胞競合のプロセスをライブイメージングにて観察した。その結果、野生型細胞が細胞死によって駆逐され、Yki過剰発現クローンが領地を占有していく様子を確認することができた。さらに、分裂の速い細胞の方が面積を獲得しやすい性質、細長い細胞が死んだ場合ほどその性質が顕著になるという二点においてシミュレーションと実験が一致することが確認できた。
3. 細胞競合系のような二種類の細胞が混在する組織での力学的相互作用を、非侵襲的に予測する方法論の確立を行った。CVMを用いて力学パラメータを網羅的に変化させ、様々な形状のクローンを取得した上で、複数のクローン形状指標を用いて形の解析を行った。さらに、ショウジョウバエ実験において、モザイク状にクローンを誘導し、クローン形状解析をした上で、数理モデルの結果と比較した。その結果、四種類の実験のクローンについて、その力学パラメータを予測することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
数理モデルでの予測とショウジョウバエ実験での検証を統合し解析することで、細胞競合過程を高精度で予測することに成功しつつある。交付申請書に記載した研究実施計画とは異なるが、理論予測に基づいて実験を絞りこみ、検証することで、アポトーシスにおける力学的作用の重要性を示すことができたので、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度行ってきたショウジョウバエ実験での検証をさらに進め、細胞レベルだけでなく、組織レベルでのアポトーシスの影響ついても調べる。また、本年度はHippo経路の下流で転写共役因子として働くYkiを過剰発現したクローンのみを用いたライブ観察を行ってきたが、今後は別の細胞競合に関与する別の遺伝子変異クローンについても同様の解析を行う。
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Research Products
(3 results)
