Real-world modeling of life: From DNA to Organoid

真实世界的生命建模：从 DNA 到类器官

基本信息

批准号：
20H01877
负责人：
吉川研一
金额：
$ 11.65万
依托单位：
Doshisha University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

実空間上に単純な実験モデルを構築するとともに、非平衡物理学や非線形科学に立脚した数理モデルと対比しながら、以下の3つの課題を中核に研究を総合的に推進した。1)ゲノムDNAの高次構造転移と遺伝子活性に関して、溶液中での１分子の動的高次構造観測を中心にして、数百kbp塩基対のサイズの長鎖DNAの折り畳み転移特性についての実験を進めるとともに、高次構造と転写・発現・複製の活性との関連を明らかにすることを目指した。本年度は、DNAの分子鎖のサイズに依存して、遺伝子発現の速度がどのように変化するのかを明らかにし、論文として報告した。2)細胞の実空間モデリングでは、ゲノムDNAと各種タンパク質、基質を取り込み、外周をリン脂質二分子膜で安定化させた、人工的モデル細胞を生成し、生細胞並みの機能を示すような実験系を創り出す方法論の確立を目指して研究をおこなった。DNAの高次構造に依存して、細胞サイズ液滴環境中での、DNAの局在化にスイッチングが起こることや、高分子水溶液の相分離を細管内で行わせると、安定な細胞サイズ液滴が生成することなどを見出し、論文として報告した。3)細胞の３次元(3D)組織体自己生成では、上皮系や間葉系の細胞を自己組織的に3次元配列させる実験系を発展させることを目指して研究を推進した。更には、予備実験として、肝臓がんやリンパ腫などの動物組織を対象に、細胞同士の接着特性の変化が、機械的な伸展に対してどのような形態変化として現れるのかを調べる予備実験を、医学畑の研究者との共同研究として行なってきている。

除了在真实空间中构建一个简单的实验模型外，我们还全面促进了以下三个问题的研究，与基于非平衡物理学和非线性科学的数学模型相比。 1）关于基因组DNA的高阶结构转移和基因活性，我们对具有数百kbp碱基对的长链DNA的折叠转移特性进行了实验，重点是观察疗法中一个分子的动态高阶结构结构，并旨在阐明较高阶层结构和次数的统治和表达和表达和表达和表达和表达和表达和表达和表达和表达和表达和表达和表达和表达。今年，我们揭示了基因表达的速率如何根据DNA的分子链的大小而变化，并将其报告为论文。 2）在细胞的真实空间建模中，我们进行了研究，目的是建立一种产生人工模型细胞的方法，该模型细胞融合了基因组DNA，各种蛋白质和底物，使外围稳定外围，并创建具有与活细胞相似的功能的实验性系统。我们发现，切换发生在DNA在细胞大小的液滴环境中的定位，具体取决于DNA的较高结构，并且当在狭窄的管中进行聚合物水溶液的相位分离时，可以产生稳定的细胞大小液滴，我们报告了该论文。 3）在细胞的3D（3D）组织自我生成中，我们促进了我们的研究，其目的是开发一个实验系统，在该系统中，上皮和间质细胞以三维方式以自组织为单位。此外，作为一个初步实验，我们一直在与医学现场研究人员合作进行初步实验，以研究细胞之间存在于动物组织中的细胞之间的粘附特性的形态变化，例如肝癌和淋巴瘤与机械扩展的关系。