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【目的】多細胞生物の形態形成はこれを構成している細胞の振舞いによってなされる。細胞の振舞いを数理的に記述する方法があれば、数理により形態形成を理解することができる。
そこで、組織を構成する細胞を多角形・多面体と考えて、すべての多角形・多面体の頂点の動きを記述する運動方程式をつくっている。これにより細胞の振る舞いが数理的に表せる。この運動方程式を数値計算で解くには大きな計算が必要だが、これができるとこれまでにないアプローチで形態形成を研究することができる。
【結果】 上皮組織のアピカル面が呈する多角形パターンにおいて、パターンを決定する要因の一つに細胞間接着力がある。この接着力について同種の細胞間よりも異種の細胞間の方が強力であることがあるのだが、この機構が分子レベルで明らかになってきた。これをふまえてVertex dynamicsによるシミュレーションを行った。
哺乳類や鳥の初期発生において心臓は逆右ネジ方向にねじれる。またこれら動物の初期胚で左右の側板中胚葉において、発現が左右非対称な遺伝子がある。この左ねじれと非対称遺伝子発現に関連はあるのかどうか、3D空間で2次元シートをあつかう3D曲面vertex dynamicsをつかって調べた。心臓を構成する細胞にキラルなふるまいを仮定すれば左ねじれと非対称遺伝子発現はつながることが示せた。
【研究成果リスト】
ー論文、学会報告・雑誌などの論文発表ー
S. Katsunuma, H. Honda, T. Shinoda, Y. Ishimoto, T. Miyata, H. Kiyonari, T. Abe, K. Nibu,
Y. Takai, H. Togashi. Synergistic action of nectins and cadherins generates the mosaic cellular
pattern of the olfactory epithelium. J. Cell Biology 212(5): 561-75 (2016).
ー国際会議、学会などでの口頭発表ー
Hisao Honda. Anisotropic cell growth causes looping of the developing heart
48th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
(P043 Tsukuba, June 2-5,2015)
本多久夫「心臓のループ形成を考える」第79回形の科学シンポジウム（千葉工業大学2015.6/12）
Hisao Honda. Anisotropic cell growth causes looping of the developing heart
2015 Joint Meeting of the 5th China-Japan-Korea Colloquium on Mathematical Biology
and the Japanese Society for Mathematical Biology（同志社大学、京都市 2016. 8/26）
Hisao Honda. Anisotropic cell growth causes looping of the developing heart
（Asia Pacific Developmental Biology Conference (西安、陜西省, Poster and Short
talk 9/13, 2015）
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