細胞運動の左右非対称性に起因した左右非対称な多細胞構造の形成

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我々は、細胞性粘菌変異株が左右非対称な多細胞構造を形成することを発見している。一方で先行研究により、細胞性粘菌の運動に必須な仮足が一定方向の回転を伴いながら形成され、それにより運動に左右非対称性が見られることがわかっている。本研究の目的は、個々の細胞にみられる運動の左右非対称性と多細胞構造にみられる左右非対称性をつなぐ原理の解明である。今までの研究により、左右非対称な多細胞構造は、(1)寒天培地上で細胞をバクテリアと共培養した場合、(2)バクテリアが存在しない無栄養寒天上に細胞塊を置いた場合、の2通りの場合で実現することがわかっている。特に(2)の場合、多細胞構造は、細胞塊を中心として放射状に伸び、右回り方向に進む複数の湾曲した粗密波によって構成される。バクテリアが存在せず細胞のイメージングが容易であることから、最近ではこの実験系(2)を中心に扱っている。2021年度では、細胞塊を長方形型に配置した場合、細胞塊から分離した細胞は、徐々に拡散し、また同時に長方形の長辺に垂直となるように粗密波を形成することがわかった。そこで2022年度では、長方形の長辺に垂直な粗密波を形成する各細胞はどのように運動しているのか、という疑問に答えるために顕微鏡観察を行った。その結果、細胞塊近傍に細胞の高密度領域が存在し、この高密度領域から突出するかたちで密度波が形成されていることがわかった。また、興味深いことに、高密度領域に存在する細胞の運動は、細胞塊から離れる方向への運動（拡散）に加えて、右方向への運動を含んでいた。つまり、細胞塊から分離した各細胞は、初めに高密度領域内で右方向に偏った細胞集団運動を行い、高密度領域を出た後に密度波を形成していた。この高密度領域は何か？どのように形成されるのか？を明らかにすることで、細胞性粘菌変異株集団における左右非対称構造の形成原理の解明に迫れると考えている。