2019 Fiscal Year Research-status Report
Coordination of FGF and Wnt in the construction of the hierarchical branching structure of lung
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18K06260
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
今村 寿子 九州大学, 医学研究院, 助教 (30523790)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 肺 / 数理モデル / 分岐 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
管腔径の変化を検討できるモデル系の構築を行った。3次元化を目指し、細胞のapicobasal極性を仮定することで、隣接する上皮細胞の組み替わりを含んだ変形が表現できる系を構築した。モデル系の検討も兼ねて、比較的扱いやすい現象として、上皮シストで見られる細胞集団運動の条件を調べた。個々の細胞形状の制御やシストサイズに応じて、回転や並進運動が現れることを理論的に予想することができた。この結果は共同研究を介した実験的な検証を目指している。
一方で、管腔分岐を3次元的に扱うことは技術的に難しく、先行研究の状況と、数理解析的取り扱いの可能性も考慮に入れて、方針を変更し、円周方向の断面形状から分岐形成を表現することとした。肺の分岐は、anterior-posterior方向の分岐とmerial-lateral方向の分岐が交互に起こることがわかっている。モデルに間葉でのFGF発現分布を組み込み、分裂極性がどのように制御されると分岐方向が交互になるのか検討中である。
自発曲率による分岐形成に関連して構築した数理モデルの方は、細胞変形による組織変形を説明するモデルとして展開することができた。肺以外の複数の組織について、apical/basal constrictionにより形態形成過程を説明できるか検討中である。またこのモデル系を用いて、連携研究者の麓勝己氏の研究する肺胞嚢形成について、計算機シミュレーションによる検討を行った。ここでは気管支内の羊水圧と上皮細胞の扁平化について、正常な肺胞嚢が形成される条件を調べた。その結果、間葉組織の変形の重要性も示された。このことと、Mark1が間葉のコラーゲン発現を制御するという実験事実から、間葉の物性変化が肺胞嚢形成期に起きていることが予測された。この研究成果はJournal of Cell Science誌に掲載された。
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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
2019年度はモデル系の構築の他、共同研究が進み論文発表をすることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度に行ったモデル系の検討を基に、2020年度は最終年度として、分岐後の管径の制御機構に関する理論的な予測を導出する。また上皮界面の曲率に依存した成長率の解析モデルについて検討する。
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| Causes of Carryover |
研究打ち合わせの旅費が共同研究先からの経費から支出できたため、その分の余剰が生じた。
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