腎臓の機能単位すなわちネフロンは胎生期の後腎間葉から形成される。間葉から上皮への転換によってまず球状の腎胞が形成され、これがC字体、さらにはS字体という文字通りの形に変形し、最終的に糸球体と尿細管からなるネフロンに分化する。この複雑な形態変化は腎臓発生学において長年知られており、C字体からS字体に変化する際にはそれまでと反対側の膜が収縮する必要があると考えられるが、何がこれを制御するのか、どんな力学的機構が働いているかは一切不明である。よって本計画は、マウスの腎臓形成におけるS字体の形成過程を可視化し、その物理的な変化を理論で説明することによって、細胞集団の交互の湾曲による3D形態形成のロジックを解明することを目的とする。この部分の細胞膜を蛍光標識できるマウスをCre-loxPシステムによって作成し、腎臓を器官培養して共焦点顕微鏡でタイムラプス観察する。どの部分の物理的変化が鍵なのかを実測とシミュレーションとの協調によって明らかにする。期待される成果そのままだと複雑すぎる哺乳類臓器の3D形態形成を、S字体という構造に特化することで理論の土台に載せることができる。本研究領域の理論・技術系グループと連携して、数理モデルの構築・シミュレーションを推進していきたい。