力学場から細胞活動へのフィードバックを考慮した組織形態形成の連続体力学モデリング

考虑机械场对细胞活动的反馈的组织形态发生的连续力学建模

基本信息

  • 批准号:
    19J14843
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 0.58万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2019-04-25 至 2021-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本年度は,生体組織の内部に生じる力学場から細胞活動へのフィードバックが,組織の形態形成に与える影響を明らかにした.昨年度に構築した細胞の増殖を組織の体積的な成長として表現する連続体力学モデルを拡張し,細胞の移動にともなう組織の体積的な変化を表現するモデルを新たに構築した.そして,細胞の増殖と移動が重要な役割を果たす脳組織の形態形成に構築したモデルを適用した.まず,大脳組織の形態形成における層形成を対象とした数値シミュレーションを行った.大脳組織の層形成では,細胞が,成長する組織内を移動して適切な配置を獲得する必要がある.そこで,層形成のシミュレーションを行い,細胞移動と組織成長が層形成に与える影響を調べた.その結果,細胞が集積するために組織成長が重要であることを示唆するとともに,脳組織の形態形成に対する構築したモデルの有用性を示した.さらに,小脳の形態形成におけるしわ形状の形成にモデルを適用した.小脳のしわ形成では,細胞が組織内の線維に沿って移動するため,組織変形により線維の配向が変化すると,細胞の移動方向も組織変形の影響を受ける.そこで,ひずみ場から細胞移動へのフィードバックを考慮した組織変形のシミュレーションを行い,線維に沿った細胞移動により小脳組織内で不均一に細胞が集積し,小脳の形態的な特徴である伸長したしわが形成されることを明らかにした.このメカニズムは,組織のひずみ場に応じた細胞移動によって,しわが一度形成されるとその形状が維持され,伸長することを示しており,小脳の安定的な形態形成に重要な役割を果たすことが示唆された.以上の研究成果は,力学場から細胞活動へのフィードバックを考慮した連続体力学モデルの構築と実現象への適用を通じて,細胞活動と組織の力学場が相互に作用することが組織形態形成に与える影響を明らかにするための新たな数理的アプローチを提案するものである.
This year, the internal development of biological tissues, mechanical fields, cell activities, tissue morphology and effects are clearly identified. The growth and development of tissue in the past year have been studied. Cell proliferation and migration are important for tissue morphogenesis and construction. Moreover, the numerical simulation of the formation of layers during the morphological formation of large tissues is carried out. The layers of tissue are formed, and the cells grow and move within the tissue. In the process of cell migration and tissue growth, the influence of cell migration and tissue growth on layer formation is regulated. As a result, cell aggregation and tissue growth are important and useful for tissue morphogenesis. In addition, the formation of small shapes is applicable to the formation of shapes. Small cell formation, cell movement along the line within the tissue, tissue shape, cell movement direction, tissue shape. In this case, the cell movement in the field is considered, and the shape of the tissue is considered. The cell movement along the line is heterogeneous. The cells accumulate in the tissue, and the morphological characteristics of the tissue are elongated. In this case, the cell movement in the tissue field is important for the formation of stable morphology. The above research results can be applied to the construction and practical phenomena of mechanical mechanical structures that consider the mechanical field of cell activity, and the interaction between cell activity and the mechanical field of tissues. This will provide a new mathematical solution for the formation and impact of tissue morphology.

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Continuum modeling for neuronal lamination during cerebral morphogenesis considering cell migration and tissue growth
考虑细胞迁移和组织生长的大脑形态发生过程中神经元分层的连续体模型
神経細胞移動にともなう脳形態形成の連続体力学モデル
与神经元迁移相关的脑形态发生的连续力学模型
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    清水皇稀;青木考;竹田宏典,亀尾佳貴,安達泰治;竹田宏典,亀尾佳貴,安達泰治
  • 通讯作者:
    竹田宏典,亀尾佳貴,安達泰治
脳形態形成におけるニューロン移動と大脳成長の連成数理モデリング
大脑形态发生过程中神经元迁移和大脑生长的耦合数学模型
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Shinoda Jun;Mylonas Angelos;Kazanci Ongun B.;Tanabe Shin-ichi;Olesen Bjarne W.;亀尾佳貴,竹田宏典,安達泰治;竹田宏典,亀尾佳貴,安達泰治
  • 通讯作者:
    竹田宏典,亀尾佳貴,安達泰治
Cerebellar foliation via non-uniform cell accumulation caused by fiber-guided migration of granular cells
小脑叶状结构是由纤维引导的颗粒细胞迁移引起的不均匀细胞积累引起的
An energy landscape approach to understanding variety and robustness in tissue morphogenesis
理解组织形态发生的多样性和稳健性的能量景观方法
  • DOI:
    10.1007/s10237-019-01222-5
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Hironori Takeda;Yoshitaka Kameo;Yasuhiro Inoue and Taiji Adachi
  • 通讯作者:
    Yasuhiro Inoue and Taiji Adachi
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