卵割期の細胞配置パターンの定量計測と数理モデルの構築

卵裂阶段细胞排列模式的定量测量及数学模型的构建

• 批准号: 16J09469
• 负责人: 山本 一徳
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: National Institute of Genetics (2017)The Graduate University for Advanced Studies (2016)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J09469/
• 关键词: 発生生物学; 初期胚発生; 線虫; Cell mechanics; 原子間力顕微鏡; 初期胚; 力学モデル

H29年度は、これまでに得られた実験結果をまとめて論文を作成し、海外の学術雑誌への掲載を目指した。特別研究員が筆頭著者として受け入れ研究者と共に論文を執筆した。Development誌においてリバイスを受け、追加の実験を行ない論文掲載に至った。追加の実験では、２細胞期から４細胞期にかけての細胞の分裂方向のパターンが野生型とは異なる場合に卵殻形状の違いとともに細胞がどのように配置するのかを調べた。そして、構築した数理モデルが分裂方向のパターンが異なる場合においても有用かどうか検討した。本研究で提唱された数理モデルは細胞の分裂パターンが異なる条件でも実際の観察結果を再現することがある程度できているため、他線虫種を含めた様々な細胞配置パターンを再現・予測することができると考えられた。これまでは胚発生の初期段階における多様な細胞配置パターン形成の力学的な機構はほとんど分かっていなかったが、本研究により、細胞の周囲を覆う空間的な制約の形状と細胞間力(細胞同士の押し合う力や引き合う力)の二つの要素の違いによって線虫胚における多様な細胞配置形成が決まることが明らかとなった。次の課題として、数理モデルで仮定した細胞間力が実際のC. elegans初期胚でどう働いているのかは明らかではなかった。そのため、細胞間力の大きさと細胞間距離の関係を実際に測定することを目的として、Atomic Force Microscopy(AFM)を用いた実験を新たに計画した。JSPSとERCとの協力による特別研究員の海外渡航支援事業を利用してCell mechanicsが専門のUniversity College London(UCL)のGuillaume Charras教授にコンタクトをとった。５ヶ月間の滞在でAFMの使い方を習得し、細胞表層のアクトミオシンの細胞間力への寄与について知見を得ることもできた。

H29 year, the results of the study, the preparation of overseas academic journals Special researchers write papers together. The Development of the project is based on the development of the project. Add the cell division direction of the cell from wild type to wild type, and adjust the shell shape of the cell from wild type to wild type. In the case of different splitting directions, the mathematical structure is very useful. The results of this study are summarized as follows: In this study, the shape of the cell cycle, the shape of the space, and the shape of the intercellular force (the combined force of the cell and the combined force of the cell) are the two factors that affect the formation of the multi-cell arrangement in the early stages of embryo development. The second problem is to determine the intercellular forces in the real world. Early stage of elegans embryo The relationship between the force between cells and the distance between cells was determined by Atomic Force Microscopy(AFM). JSPS and ERC are working together on the use of Cell mechanics by Professor Guillaume Charras of University College London(UCL). 5 months of stagnation in the AFM to make the right side of the learning, cell surface layer of the right side of the cell force and the right side of the knowledge to see the right side of the learning

项目成果

A novel mechanistic model that accounts for the diversity and robustness of blastomere configurations against embryo deformations in nematodes

一种新的机制模型，解释了线虫胚胎变形时卵裂球结构的多样性和鲁棒性

• 发表时间: 2017
• 作者: Yamamoto Kazunori;Kimura Akatsuki;Kazunori Yamamoto and Akatsuki Kimura
• 通讯作者: Kazunori Yamamoto and Akatsuki Kimura

A possible impact of oocyte shapes on cell arrangement patterns during embryogenesis in C. elegans and their diversity among nematode species

卵母细胞形状对秀丽隐杆线虫胚胎发生过程中细胞排列模式的可能影响及其线虫物种的多样性

• 发表时间: 2017
• 作者: Yamamoto Kazunori;Kimura Akatsuki;Kazunori Yamamoto and Akatsuki Kimura;Kazunori Yamamoto and Akatsuki Kimura
• 通讯作者: Kazunori Yamamoto and Akatsuki Kimura

細胞間の力学的な相互作用が細胞配置パターン形成に関与する

细胞之间的机械相互作用参与细胞排列模式的形成

• 发表时间: 2016
• 作者: 山本一徳;木村暁
• 通讯作者: 木村暁

はじまりは卵の形だった～初期胚における細胞の配置パターンの決定機構～

一开始是蛋形的～决定早期胚胎细胞排列模式的机制～

On Growth and Form at 100:Perspectives

论 100 岁时的成长与形态：观点