洞見 - 細胞生物学 - # 組織の液体-固体相転移

細胞間接着が組織の流動性を調節する役割

Q: 細胞間接着以外の要因(細胞運動性、細胞内圧力など)がどのように組織の相転移に影響するか?

細胞間接着以外の要因、特に細胞運動性や細胞内圧力は、組織の相転移において重要な役割を果たします。細胞運動性は、細胞が自己推進力を持ち、周囲の細胞との相互作用を通じて動く能力を指します。この運動性が高い場合、細胞はより流動的な状態を維持しやすく、組織全体が液体のような性質を示すことができます。逆に、細胞運動性が低下すると、細胞同士の接触が強化され、組織は固体のような性質に移行します。 また、細胞内圧力も組織の物性に大きな影響を与えます。細胞内圧力が高いと、細胞はより強固に接着し、組織の固体化を促進します。特に、細胞内圧力が上昇することで、細胞の形状が変化し、細胞間の隙間が減少するため、組織全体の流動性が低下します。このように、細胞運動性と細胞内圧力は、細胞間接着と相互作用しながら、組織の相転移を調節する重要な要因となります。

Q: 細胞間接着の調節機構と組織の物性変化の関係をさらに詳しく調べる必要がある。

細胞間接着の調節機構と組織の物性変化の関係は、発生生物学や病理学において非常に重要なテーマです。細胞間接着は、細胞同士の相互作用を通じて組織の構造と機能を維持するための基本的なメカニズムです。細胞間接着が強化されると、組織は固体のような性質を示し、細胞の動きが制限されるため、組織の流動性が低下します。 一方で、細胞間接着が減少すると、細胞はより自由に動くことができ、組織は流動的な性質を示します。このような流動性の変化は、発生過程や創傷治癒において重要な役割を果たします。したがって、細胞間接着の調節機構を詳細に理解することは、組織の物性変化を予測し、制御するための鍵となります。特に、細胞間接着に関与する分子メカニズムやシグナル伝達経路を解明することで、組織の流動性や固体化のメカニズムをより深く理解できるでしょう。

Q: 本モデルの知見を、発生過程や創傷治癒などの生理学的文脈でどのように応用できるか?

本モデルの知見は、発生過程や創傷治癒などの生理学的文脈において多くの応用が期待されます。特に、細胞間接着の調節が組織の流動性に与える影響を理解することで、発生過程における細胞の移動や配置のメカニズムを解明する手助けとなります。例えば、胚発生において細胞がどのように集団で移動し、組織を形成するかを理解するために、本モデルを用いて細胞間接着の変化が組織の物性に与える影響をシミュレーションすることができます。 また、創傷治癒においても、本モデルは有用です。創傷部位では、細胞間接着が一時的に減少し、細胞が移動して傷を修復する過程が観察されます。この過程をモデル化することで、創傷治癒のメカニズムをより深く理解し、治療法の開発に役立てることができます。さらに、細胞間接着の調節が癌の進行に与える影響を探ることで、癌治療における新たなアプローチを提案することも可能です。このように、本モデルの知見は、発生生物学や再生医療、癌研究など、さまざまな生理学的文脈での応用が期待されます。

核心概念

細胞間接着の強さが組織の物性と形態を決定する重要な要因である。接着が増加すると組織は固体化し、一方で接着が減少すると組織は流動化する。

摘要

本研究では、細胞間接着が組織の物性と形態に及ぼす影響を調べるため、2次元の活性力ベースのモデルを開発した。このモデルは、細胞を個別の粒子として扱い、細胞間の接着力と細胞内の圧力・張力を考慮している。

モデルの結果、細胞間接着が増加すると組織は液体から固体へと相転移することが示された。これは、頂点モデルや Voronoi モデルの予測とは逆の結果である。本モデルの予測は、in vitroの実験結果や発生過程での観察結果と一致している。

組織の固体化に伴い、細胞形状の揺らぎや細胞運動の不均一性が減少する。固体相近傍では、ガラス転移に特徴的な動的不均一性が観察された。細胞変位分布の指数関数的な裾野は、個々の細胞の拡散係数の分布に起因することが明らかになった。

本モデルは、組織の物性と形態を細胞レベルのパラメータから定量的に理解するための有用なフレームワークを提供する。発生生物学や生理学の文脈で応用が期待できる。

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arxiv.org

統計資料

組織の平均張力は固体相で低く、揺らぎも小さい
固体相では細胞面積分率が0.83から0.87へわずかに増加する
細胞形状指標の標準偏差は相転移点近傍で最大となる

引述

"細胞間接着の強さが組織の物性と形態を決定する重要な要因である。"
"接着が増加すると組織は固体化し、一方で接着が減少すると組織は流動化する。"
"固体相近傍では、ガラス転移に特徴的な動的不均一性が観察された。"

從以下內容提煉的關鍵洞見

Role of intercellular adhesion in modulating tissue fluidity

by Soumyadipta ... 於 arxiv.org 10-01-2024

https://arxiv.org/pdf/2409.19440.pdf

Role of intercellular adhesion in modulating tissue fluidity

深入探究

細胞間接着以外の要因(細胞運動性、細胞内圧力など)がどのように組織の相転移に影響するか?

細胞間接着以外の要因、特に細胞運動性や細胞内圧力は、組織の相転移において重要な役割を果たします。細胞運動性は、細胞が自己推進力を持ち、周囲の細胞との相互作用を通じて動く能力を指します。この運動性が高い場合、細胞はより流動的な状態を維持しやすく、組織全体が液体のような性質を示すことができます。逆に、細胞運動性が低下すると、細胞同士の接触が強化され、組織は固体のような性質に移行します。
また、細胞内圧力も組織の物性に大きな影響を与えます。細胞内圧力が高いと、細胞はより強固に接着し、組織の固体化を促進します。特に、細胞内圧力が上昇することで、細胞の形状が変化し、細胞間の隙間が減少するため、組織全体の流動性が低下します。このように、細胞運動性と細胞内圧力は、細胞間接着と相互作用しながら、組織の相転移を調節する重要な要因となります。

細胞間接着の調節機構と組織の物性変化の関係をさらに詳しく調べる必要がある。

細胞間接着の調節機構と組織の物性変化の関係は、発生生物学や病理学において非常に重要なテーマです。細胞間接着は、細胞同士の相互作用を通じて組織の構造と機能を維持するための基本的なメカニズムです。細胞間接着が強化されると、組織は固体のような性質を示し、細胞の動きが制限されるため、組織の流動性が低下します。
一方で、細胞間接着が減少すると、細胞はより自由に動くことができ、組織は流動的な性質を示します。このような流動性の変化は、発生過程や創傷治癒において重要な役割を果たします。したがって、細胞間接着の調節機構を詳細に理解することは、組織の物性変化を予測し、制御するための鍵となります。特に、細胞間接着に関与する分子メカニズムやシグナル伝達経路を解明することで、組織の流動性や固体化のメカニズムをより深く理解できるでしょう。

本モデルの知見を、発生過程や創傷治癒などの生理学的文脈でどのように応用できるか?

本モデルの知見は、発生過程や創傷治癒などの生理学的文脈において多くの応用が期待されます。特に、細胞間接着の調節が組織の流動性に与える影響を理解することで、発生過程における細胞の移動や配置のメカニズムを解明する手助けとなります。例えば、胚発生において細胞がどのように集団で移動し、組織を形成するかを理解するために、本モデルを用いて細胞間接着の変化が組織の物性に与える影響をシミュレーションすることができます。
また、創傷治癒においても、本モデルは有用です。創傷部位では、細胞間接着が一時的に減少し、細胞が移動して傷を修復する過程が観察されます。この過程をモデル化することで、創傷治癒のメカニズムをより深く理解し、治療法の開発に役立てることができます。さらに、細胞間接着の調節が癌の進行に与える影響を探ることで、癌治療における新たなアプローチを提案することも可能です。このように、本モデルの知見は、発生生物学や再生医療、癌研究など、さまざまな生理学的文脈での応用が期待されます。