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A01-1

基底膜ダイナミクスが駆動する器官形成の制御機構
Morphogenesis Driven by Basement Membrane Dynamics

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研究代表者 Research Leader 

藤原 裕展 (理化学研究所 生命機能科学研究センター, チームリーダー)

Hironobu Fujiwara (Team Leader, RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research)

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研究分担者 Research Member 

関口 清俊 (大阪大学 蛋白質研究所, 教授) 

Kiyotoshi Sekiguchi (Professor, Institute for Protein Research, Osaka University)

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体表の発生過程では,「細胞集団とECMとの相互作用」により,2次元の上皮シートから毛包や乳腺など様々な3次元形態を持つ器官が形成されます.しかし,これら多様な形の形成にECMがどのように関与しているかはほとんど解っていません.最近我々は,マウス発生毛包の4次元イメージング法などを用いることで,体表形態形成の基本的な多細胞動態となりうる「テレスコープ多細胞動態」を見出しました.本研究では,テレスコープ多細胞動態を基盤に,基底膜の構造や物理特性のダイナミクスが器官の形を制御する原理を,1) 基底膜-多細胞ダイナミクスの可視化と計測,2) 基底膜の機能モダリティの分離が可能な基底膜ゲルの開発とそれを用いた機能解析,3) 基底膜搭載型の多細胞数理モデルによるシミュレーションにより解明します.

During the development of the body surface, organs of different 3D shapes, such as hair follicles and mammary glands, form from 2D epithelial sheets through cell-ECM interactions. However, it remains unclear how the ECM is involved in the formation of these various shapes. Our recent 4D imaging of developing mouse hair follicles has revealed “telescopic multicellular dynamics”, which may represent fundamental multicellular dynamics underlying the morphogenesis of body surface organs. In this study, we aim to elucidate the principles of cell-basement membrane interactions that underlie the telescopic dynamics. Our approach includes: 1) visualising and measuring basement membrane and multicellular dynamics, 2) developing basement membrane gels capable of separating functional modalities of the basement membrane, and functional analysis using these gels, and 3) simulating multicellular and basement membrane dynamics with mathematical models.

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