哺乳類初期発生の時空間的ゆらぎと自己組織化機構の解明

阐明早期哺乳动物发育过程中的时空波动和自组织机制

• 批准号: 21H04776
• 负责人: 柊 卓志
• 金额: $ 26.96万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04776/
• 关键词: 哺乳類初期発生; 自己組織化; ゆらぎ; ロバストネス; 発生生物学

本研究は、生命システムが細胞の形や細胞分裂のタイミングなどの空間的・時間的ゆらぎを乗り越えて、全体としてのロバストネスを獲得する原理を理解することを目指す。これまでの研究から、私たちは分子から組織レベルの多階層フィードバック制御がこの自己組織化の鍵であると考えている。令和3年度は研究初年度であり、まず、マウス初期胚発生をモデルに、胚発生中の個々の細胞動態を解析し、ゆらぎを定量化することを目指した。私たちが共同開発した倒立型光シート顕微鏡InVi-SPIMを用いて、細胞膜と核の蛍光レポーターを共発現する胚をライブイメージングし、胚盤胞形成まで再現、観察する条件設定を得た。取得した4次元画像データから細胞膜分割により細胞の形を定量するため、機械学習を用いた自動画像解析パイプラインを構築している。今後、このパイプラインを用いて、細胞の形を変数化し、ゆらぎを定量する。さらに、胚全体として一定の構造を構築する力学的機構を明らかにする。また、核のシグナルと組み合わせることで、個々の細胞の追跡を可能とし、割球間での細胞分裂のタイミングのズレを計測することが可能となった。今後、このタイミングのズレの自己組織化やロバストネスにおける意味を検討する。以上、本研究遂行のための十分な環境が整いつつあり、当初の計画通りに進んでいる。本研究内容を含む、より発展的な研究課題が基盤研究(S)として採択されたため、本研究は令和3年7月5日をもって廃止となった。

这项研究旨在了解生命系统克服空间和时间波动（例如细胞形状和细胞分裂时序）的原理，并从整体上获得鲁棒性。从先前的研究中，我们认为，在组织水平的分子水平上的多层反馈控制是这种自组织的关键。 2021财政年度是研究的第一年，目的是使用早期小鼠胚胎发育作为量化波动的模型来分析胚胎发育过程中的单个细胞动力学。使用倒光显微镜Invi-Spim，我们开发了一个胚胎的胚胎荧光记者和细胞核的荧光报告，并设置了条件，并观察到直到胚泡形成。正在构建使用机器学习的自动图像分析管道，以通过可获得的4D图像数据通过细胞膜划分来量化细胞形状。将来，该管道将用于可变细胞形状并量化波动。此外，我们阐明了构建整个胚胎恒定结构的机械机制。另外，当与核信号结合使用时，可以跟踪单个细胞并测量胚泡之间细胞分裂的时间。将来，我们将研究这种时间差异在自组织和鲁棒性中的含义。现在，以上是一个足够的环境来进行这项研究，并且该过程正在根据原始计划进行。作为一个更高级的研究主题，包括这项研究的内容，被用作基础研究，于2021年7月5日废除了这项研究。

项目成果

European Molecular Biology Laboratory(ドイツ)

欧洲分子生物学实验室（德国）