哺乳類初期発生の時空間的ゆらぎと自己組織化機構の解明

阐明早期哺乳动物发育过程中的时空波动和自组织机制

• 批准号: 21H04776
• 负责人: 柊 卓志
• 金额: $ 26.96万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04776/
• 关键词: 哺乳類初期発生; 自己組織化; ゆらぎ; ロバストネス; 発生生物学

本研究は、生命システムが細胞の形や細胞分裂のタイミングなどの空間的・時間的ゆらぎを乗り越えて、全体としてのロバストネスを獲得する原理を理解することを目指す。これまでの研究から、私たちは分子から組織レベルの多階層フィードバック制御がこの自己組織化の鍵であると考えている。令和3年度は研究初年度であり、まず、マウス初期胚発生をモデルに、胚発生中の個々の細胞動態を解析し、ゆらぎを定量化することを目指した。私たちが共同開発した倒立型光シート顕微鏡InVi-SPIMを用いて、細胞膜と核の蛍光レポーターを共発現する胚をライブイメージングし、胚盤胞形成まで再現、観察する条件設定を得た。取得した4次元画像データから細胞膜分割により細胞の形を定量するため、機械学習を用いた自動画像解析パイプラインを構築している。今後、このパイプラインを用いて、細胞の形を変数化し、ゆらぎを定量する。さらに、胚全体として一定の構造を構築する力学的機構を明らかにする。また、核のシグナルと組み合わせることで、個々の細胞の追跡を可能とし、割球間での細胞分裂のタイミングのズレを計測することが可能となった。今後、このタイミングのズレの自己組織化やロバストネスにおける意味を検討する。以上、本研究遂行のための十分な環境が整いつつあり、当初の計画通りに進んでいる。本研究内容を含む、より発展的な研究課題が基盤研究(S)として採択されたため、本研究は令和3年7月5日をもって廃止となった。

这项研究旨在了解生命系统通过克服细胞形状和细胞分裂时间的空间和时间波动来获得整体鲁棒性的原理。基于之前的研究，我们认为从分子到组织水平的多级反馈控制是这种自组装的关键。 2021财年是该研究的第一年，首先以小鼠早期胚胎发育为模型，旨在分析胚胎发育过程中单个细胞的动态并量化波动。使用我们共同开发的倒置光片显微镜InVi-SPIM，我们对细胞膜和细胞核上共表达荧光报告基因的胚胎进行了实时成像，并建立了复制和观察囊胚形成的条件。我们正在使用机器学习构建自动图像分析管道，通过从获取的 4D 图像数据中进行细胞膜分割来量化细胞形状。将来，我们将使用这个管道来改变细胞形状并量化波动。此外，我们将阐明在整个胚胎中建立某种结构的机械机制。此外，通过将其与核信号相结合，可以跟踪单个细胞并测量卵裂球之间细胞分裂时间的滞后。将来，我们将研究这种时间转变对自组织和鲁棒性的影响。如上所述，开展这项研究的充分环境正在准备中，并且正在按照原计划进行。本研究于 2021 年 7 月 5 日停止，因为包含本研究内容的更高级研究课题被采纳为基础研究 (S)。

项目成果

European Molecular Biology Laboratory(ドイツ)

欧洲分子生物学实验室（德国）

European Molecular Biology Laboratory(ドイツ)

欧洲分子生物学实验室（德国）