2026年8月26日
北海道大学
徳島大学
東京大学
大阪大学
ポイント
●飢餓状態にある細胞性粘菌が化学波に同期して集団移動する様を体系的／定量的に解明。
●一休みしていた細胞は化学波が近づくと波へ向かう「サーファー」に似た行動を示すことを解明。
●高密度な細胞集団、創傷治癒、心筋など波によって制御される様々な生命現象への応用に期待。
概要
北海道大学総合イノベーション創発機構化学反応創成研究拠点（WPI-ICReDD）・同大学電子科学研究所の小松崎民樹教授らの研究グループは、徳島大学先端研究推進センターの堀川一樹教授、東京大学大学院総合文化研究科の澤井 哲教授、大阪大学産業科学研究所の永井健治教授らとの共同研究により、細胞性粘菌キイロタマホコリカビ（Dictyostelium discoideum）が飢餓状態で形成する化学シグナル（cyclic-AMP、cAMPと略記）の波と細胞集団の運動との関係を新しい画像解析技術によって明らかにしました。この生物は、餌がなくなると単独で動いていた細胞が互いに「cAMP」と呼ばれる化学物質を送り合いながら集まり、一つの個体のように行動します。しかし、個々の細胞がこの波にどのように反応して集団運動へ移るのか、その長期間にわたる過程は、これまで断片的にしか分かっていませんでした。
研究グループは、蛍光タイムラプス画像にぼかし処理を施し、粒子画像流速測定法（Particle Image Velocimetry：PIV）とウェーブレット解析を組み合わせることで、細胞レベルでの運動と化学波（＝化学シグナルの波）の濃度勾配や運動を同時に解析する新しい手法を開発しました。ぼかさない画像からは細胞一つ一つのレベルの動きが、強くぼかした画像からは化学波の動きが取り出せることを発見しました。その結果、細胞は化学波に受動的に運ばれるのではなく、波が近づくタイミングを見計らって波の進行方向へ向かって（濃度勾配を感じて）運動し、波が通り過ぎた後は向かうべき方向を見失って休むような状態になることを初めて体系的にかつ定量的に示しました。この振る舞いは、次に来る波へ向かって漕ぎ出し、波に乗った後は次の波を待つサーファーの行動によく似ています。
本研究は、独立した細胞性粘菌が協調的な集団へと移行する長期的な過程を定量的に捉えた初めての成果であり、傷の治癒、免疫細胞の集合、発生、生物の集団形成など、多くの生命現象を理解する新しい解析技術として期待されます。
なお、本研究成果は、2026年8月24日（月）公開のScientific Reports誌にオンライン掲載されました。
論文名：Collective surfing of single cells on a chemo-attractant wave using multiscale Eulerian velocity vector field（マルチスケール・オイラー速度ベクトル場を用いた化学誘引物質波上をサーフィンする単一細胞レベルの集団挙動）
URL：https://doi.org/10.1038/s41598-026-61774-2
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