管腔形状の最適化機構伸長する上皮細胞と細胞外マトリックスの弾性が決める気管のかたち

摘要

動物でのエネルギー代謝の恒常性を維持するには管のネットワークを介した物質循環が必須である。循環器系は発生時に形成され，循環が開始すると流体の作用によりネットワーク形成が維持，再構築される。しかし循環開始前に起きる発生時における管の形態制御の仕組みについては不明であった。ショウジョウバエ気管は胚発生時の管腔に細胞外マトリックス（ECM）を蓄積させる。気管細胞の伸長はECMの弾性力と拮抗し安定することで適切な長さと形態に落ち着くことがわかった。この拮抗状態が崩れると管は不安定化し，湾曲して過剰に伸長した形態をとる。この様態は単純な数理モデルで再現することができた。