様々な器官の形態は上皮組織の折り畳みによって作られるが、3D構造を形成するメカニズムについてはほとんど未解明である。申請者は、上皮細胞(MDCK細胞)をコラーゲンゲルやマトリゲルで培養することで、腸管絨毛のような突起構造、内腔をもつシスト構造、管状構造など様々な3D形態をゲル上で作らせることに成功した。突起構造が形成される際に、細胞シート全体が回転運動することを発見した。これまでの実験から、3D形態形成にとって基質の弾性のみならず粘性が重要であるという知見も得ている。本研究課題では、細胞シートに生じる力の可視化、ゲル基質の粘弾性がもたらす力学的効果の解析、接触追随をもたらす機構の解明の3点に焦点を絞り、細胞シートに発生する力と基質の変形を実験的に計測し、それを3Dの数理モデルを使って解析することで、インビトロ系における3D形態の構築ロジックに迫る。細胞と基質の力学的な相互作用に関する理解が深まり、3D組織形成の基礎的知見が得られるであろう。班員との連携インビボ系の武田とはすでに細胞集団の回転運動に関する阻害剤実験を進めている。理論を担当する井上とは細胞シートの変形に関する実験データを共有し、秋山とは粘性基質と3D形態形成との関係について議論を進める。