Emergence of collective motion of vesicle-type artificial cells via signal transduction

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【具体的内容】本研究では、“人工細胞”の一種として考えられているベシクルを複数使用し (1) 人工細胞を密着させて人工組織を作る、(2) 組織内の人工細胞間でシグナル伝達させる、(3)集団としての組織全体の動きを発現させる、という3段階を経ることで、筋肉の弛緩・収縮や心臓の拍動に代表されるような、細胞が組織を形成して動きを発現するまでの過程を人工的に再現することを目的としている。中でも、本年度は (1) に着目し、特定の分子同士で働く分子間相互作用を利用することで、多数のベシクル同士を接着させることによる組織様集合体の形成を達成した。【意義・重要性】「生命とは何か？」を明らかにするうえで、実際の生物を分解して探るような従来の生物学的手法では、生物の複雑さゆえに限界がある。そこで、単純な構成要素である分子を用いて細胞を一から人工的に創り上げ、化学的観点から生命の本質を探る手法が注目を集めている。中でも、両親媒性分子の脂質からなる袋状構造体の「ベシクル」は、リン脂質2分子膜で覆われた実際の生物の細胞に類似している点で“人工細胞”の研究対象とされてきた。実際の生物は「細胞→組織→器官→個体」という階層性を持っており、多数の細胞が寄り集まり組織を成すことで、筋肉や心臓などの動きを発現している。したがって、“人工細胞”である複数のベシクルを利用して組織を形成させその組織の動きを再現することは、生物でみられる「細胞→組織」の階層性をより一層明らかにすることにつながる。