1細胞統合モデルによる多細胞組織の形態予測

Cell-integrated model for predicting multi-cellular morphogenesis

　近年の培養やイメージングの技術発展により，組織・器官の三次元的な構造形成の過程を1細胞スケールから観察することが可能になりつつある。この構造形成は，発生・代謝・疾患などの様々な生命現象にみられ，その機構を理解し制御することが望まれている。しかし，現在のところ，組織・器官の構造形成の機構には未知な点が多く，その過程を精密に制御することは難しい。これを実現するためには，これまでの分子生物学的な理解に加えて，組織・器官の構造形成を支配する“多細胞の力学”について理解し，その動態を予測する必要がある。筆者らは，この多細胞動態の予測を実現するため，「汎用三次元バーテックスモデル」と呼ばれる数理モデルを開発してきた。この数理モデルでは，1細胞スケールの力学的な振る舞いを統合的にモデル化することにより，物理法則に基づいて細胞間の相互作用を計算し，組織・器官スケールの三次元的な構造形成を予測する。本稿では，1細胞スケールからみた多細胞動態の自由度，そこから導入される汎用三次元バーテックスモデルの概要，および，幾つかの発生現象への適用例について紹介する。