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研究成果

公開日:2020.02.04

細胞が細胞を包む仕組みは何か? 〜血管における細胞の形作りに数学で迫る〜

研究成果 医歯薬学

 九州大学大学院医学研究院の三浦岳教授と大学院医学系学府博士課程 4年杉原圭大学院生の研究グループは、同大学先導物質化学研究所の木戸秋悟教授、佐々木沙織特任助教(研究当時)および名古屋市立大学の植村明嘉教授との共同研究で、血管においてペリサイトと呼ばれる細胞が内皮細胞を包み込むメカニズムを明らかにしました。
 体内の細い血管では、内側を覆う血管内皮細胞の周りをペリサイトが取り囲むことで血管の働きを調節しています。この細胞被覆現象がどのような仕組みで生じるかについて、研究グループは数理モデルを用いてメカニズムを予測し、実験的な検証を行いました。その結果、この現象には細胞間の弾性(硬さ)の違いではなく、細胞外基質と呼ばれる周囲の環境との接着性が重要であること、細胞間の大きさの違いもこの現象を助けている可能性があることを見出しました。数理モデルと実験的検証を連動して行うことで、細胞が細胞を覆う細胞被覆のメカニズムに大きく迫ることができました。
 血管は全身の健康にとって重要な組織ですが、その形がどのように作られるかわかっていないことが多くあります。また、神経やがんなどでも細胞が細胞を取り巻く現象は数多く見られます。本研究は血管の形作りの根本に迫るだけでなく、広く類似の現象の仕組みを明らかにするための基礎となるものです。
 この研究成果は、2020年1月29日(水)(英国時間)に、英国科学雑誌「Journal of the Royal Society Interface」オンライン版で発表されました。

図1:小血管の断面の模式図。ペリサイトが内皮細胞を取り巻いている。PC:ペリサイト、EC:内皮細胞、ECM:細胞外基質。

図2:単純な状況で実験的に生じたペリサイトによる内皮細胞の被覆と、Cellular Pottsモデル※7によるその再現。緑(PC):ペリサイト、赤(EC):内皮細胞。

研究者からひとこと

この現象は細胞の弾性の違いによって起きているのではないかと予想して始めた研究でしたが、蓋を開けてみると周囲の環境との接着性の違いという異なる仕組みが働いていました。数理モデルと実験との融合によって当初の予想が裏切られたことはこういった研究の一種の醍醐味と言えます。

論文情報

Mechanisms of endothelial cell coverage by pericytes: computational modelling of cell wrapping and in vitro experiments ,Journal of the Royal Society Interface,
http://rsif.royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsif.2019.0739

研究に関するお問い合わせ先

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