戸田 聡 | Satoshi Toda

金沢大学ナノ生命科学研究所 助教
Assistant professor, Nano Life Science Institute, Kanazawa University

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細胞の競合的コミュニケーションの設計による組織自律性の生成原理の解明

生体組織は、内部に生じるばらつきや異常を排除して、自身の構造や機能を最適化する自律性を備えている。近年、生体の自律性には、異質な細胞を排除する現象である「細胞競合」が重要であることがわかってきたが、自律性を生成する細胞間コミュニケーションの全体像は不明である。我々はこれまでに、培養細胞間に互いの遺伝子発現を制御する細胞間コミュニケーションを人工的に構築して、様々なパターン形成が可能な多細胞合成系を開発した。この多細胞合成系には、パターンの中に生じるばらつきを修復する自律性が存在しないため、ここに自律性の再構成を試みることにより、生きた細胞を使って自律性生成の仕組みを検証することができる。本研究では、領域内の細胞競合現象の解析から提案される自律性生成メカニズムを再構成し、自律的なパターン形成の十分条件を検証する。さらに、２つの細胞集団が互いに細胞死や代償性増殖を誘導する多細胞合成系を構築して、どのような細胞間コミュニケーションを行えば細胞集団は自身を最適化・均質化する自律性を生成することができるか解明する（図１）。

1. *Toda, S., McKeithan, W. L., Hakkinen, T. J., Lopez, P., Klein, O.D., *Lim, W. A.
   Engineering synthetic morphogen systems that can program multicellular patterning.
   Science 370; 327-331, 2020.
2. *Toda, S.
   Synthetic tissue engineering: Programming multicellular self-organization by designing customized cell-cell communication.
   Biophysics and Physicobiology 17; 42 – 50, 2020.
3. Toda, S., Frankel, N., *Lim, W. A.
   Engineering cell–cell communication networks: programming multicellular behaviors.
   Current Opinion in Chemical Biology 52; 31-38, 2019.
4. Toda, S., Brunger, J., *Lim, W. A.
   Synthetic development: learning to program multicellular self-organization.
   Current Opinion in Systems Biology 14; 41–49, 2019.
5. Toda, S., Blauch, L. R., Tang, S. K. Y., *Morsut, L., *Lim, W. A.
   Programming self-organizing multi-cellular structures with synthetic cell-cell signaling.
   Science 361; 156-162, 2018.