細胞競合において分裂速度の差を検知する細胞間相互作用の実態：数理解析と実験的検証

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今年度は、多細胞組織の力学研究でよく用いられる数理モデルcell vertex model (CVM)とショウジョウバエ実験を用いて細胞競合の時空間変化を明らかにした。この成果は、１つの変異細胞が腫瘍として組織中に拡がる初期過程を明らかにするものであり、基礎生物学的、医学的観点からも大変意義深い。この成果は学術雑誌に投稿しリバイス中である。また、上皮組織の力学的な細胞間相互作用を予測する方法論を確立し、学術雑誌で発表した。以下に、具体的な研究成果を記す。1. 昨年度、CVMによる細胞死シミュレーションを構築し、細胞レベルでの勝者細胞の空間占有メカニズムを見出していたが、今年度は、その細胞レベルでのメカニズムが組織レベルでも細胞競合の勝者の拡大に寄与することを発見した。特に、この組織レベルでの解析から、勝者クローンのごく近傍で敗者の細胞死が起こった場合に最も勝者クローンの成長が促進されることがわかった。2. ショウジョウバエ蛹期中胸背側(notum)上皮にモザイク状にクローン (Yki過剰発現細胞、RasV12過剰発現細胞)を誘導し、細胞競合のプロセスをライブイメージングにて観察した。さらに、これらのイメージング結果をImagejのプラグインTissue analyzerで定量画像解析し、シミュレーションの予測と比較した。その結果、①分裂の速い細胞の方が細胞死で失われた領地を獲得しやすい、②細長い細胞が死んだ場合ほどその性質が顕著になる、③勝者の選択的な面積獲得は特定の方向にバイアスしたintercalationにより生じる、という3点においてシミュレーションと実験が一致することが確認できた。3. 細胞競合などで観察される二種類の細胞が混在する組織での力学的相互作用を非侵襲的に予測する方法論を確立した。