2021 Fiscal Year Research-status Report
Mechanisms of nuclear segmentation in granulocytes
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20K22742
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
杉原 圭 九州大学, 医学研究院, 助教 (80875881)
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2020-09-11 – 2023-03-31
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| Keywords | 形態形成 / 数理モデル / 分葉核 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
真核細胞の核は，一般的には球状や楕円球状とされている．しかし，自然免疫を担う顆粒球の核は分化・成熟に伴い球状から桿状を経て分葉した構造に変化する．この分葉核形成という特異な形態変化のメカニズムに関わる分子・遺伝子は一部明らかになっているが，形態変化を生じる機構の全容は明らかになっていない．このメカニズムを，数理モデルと生物学的実験を組み合わせて明らかにすることが本研究の目的である．
1. 数理モデル：前年度に行った，数理モデル枠組みの選択と基礎的検討を元に，核膜と一部の内部構造をそれぞれ2次元上の粒子としてで表すことで構造を模倣する計算論的モデルを用いて形態変化のメカニズム予測を行った．その結果，本年度では以下のことが明らかになった：(1) 弾性を持つ膜内部で体積減少が生じることで形態変化が生じている可能性があること，(2) 核が一定の空間内に拘束されていることが桿状球という中途段階の形態をつくることに寄与している可能性があること，(3) 成熟分化過程での核表面の物性変化と内部構造の変化が多分葉形成に寄与している可能性があること．
2. 実験的観察・検証：生物学的実験については，培養細胞を用いた実験系をとりやめ，(1) 倫理審査等の所定の手続きを経て，ヒト細胞の観察，また(2) マウス由来初代細胞を用いた実験系に着手している．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
数理モデルについては順調な進捗であり，この部分に関しては学会発表を行った．また，新型コロナウイルス感染症の影響，ならびに当初想定していた培養細胞を用いた系以外の実験系を立ち上げる必要が出たこと，特にヒトサンプルを扱うための各種手続き等の準備に想定以上の時間を要したこと，これらの理由により補助事業期間の延長を申請した．
これらの理由により上記評価とした．
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| Strategy for Future Research Activity |
数理モデルについては，引き続き検討を進め，精緻化を目指す．特に，生体でみられる様々な異常との整合性についても検討を進める．
また，実験についてはデータ取得を進め，解析を行うことでモデルへのフィードバックを行う．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症の影響による旅費等への影響，また，実験に使用する試薬・器具類についての効率的な予算執行等により未使用額が生じた．次年度使用額は，実験に用いる試薬・器具類の購入，（新型コロナウイルス感染症に関する状況が許せば）学会での成果発表等に伴う旅費等にあてる．
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