Automated time-lapse data segmentation reveals in vivo cell state dynamics

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adf1814

1. 本研究の学術的背景，研究課題の核心をなす学術的「問い」は何ですか？
本研究の学術的背景は、胚発生の過程において、細胞の状態が正確に管理されることが重要である点にあります。しかし、細胞状態の遷移は、ランダムかつノイジーな化学反応に基づいているため、胚発生における細胞状態の正確なマッピングが困難であることが問題となっています。

2. 本研究の目的及び学術的独自性と創造性は何ですか？
本研究の目的は、陣痛期のゼブラフィッシュの細胞を追跡し、次々と変わる細胞の状態と運動の関係を明らかにすることです。複数の測定方法を用いて、胚発生中の細胞状態を統計的な方法で計測し、そのパターンを明らかにしました。本研究の独自性は、開発するための新しい測定方法を用いた点にあります。

3. 本研究の着想に至った経緯や、関連する国内外の研究動向と本研究の位置づけは何ですか？
本研究は、個々の細胞の挙動を観察することで、胚発生中の細胞状態を統計的に解析し、時間変化における細胞状態と運動の関係について明らかにすることを目的としています。同様の研究は世界中で行われていますが、ゼブラフィッシュにおけるローカルな細胞動きと全体的な動きの相互作用に注目する点が本研究の特徴です。

4. 本研究で何をどのように、どこまで明らかにした？
本研究では、細胞のRNA配列を計測し、時間経過に伴う細胞状態と運動の関係を明らかにしました。この関係は、胚発生中に複数の方法で計測され、その結果が合致し、確認されたことがわかりました。また、個別の胚で異なる細胞状態や運動が見られることも確認されました。

5. 本研究の有効性はどのように検証した？
本研究では、胚での細胞運動パターンが対称であることや、個々の胚での細胞状態のバリエーションがあることを発見しました。これらの事実は、胚発生の正確性を高めるために必要な情報を提供し、胚発生における細胞状態と運動の関係の解明に大きく貢献しました。