| Project/Area Number |
18KK0314
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Research Field |
Information network
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University (2022-2023)
Osaka City University (2021)
Osaka University (2018-2020) |
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Principal Investigator |
中野 賢 大阪公立大学, 大学院情報学研究科, 教授 (70571173)
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| Project Period (FY) |
2019 – 2024
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥14,430,000 (Direct Cost: ¥11,100,000、Indirect Cost: ¥3,330,000)
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| Keywords | 分子通信 / 形態形成 / バイオナノマシン |
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| Outline of Research at the Start |
分子通信とは、細胞間通信に着想を得たバイオナノマシンのための通信方式である。本研究では、バイオナノマシンの集団が分子通信を介して相互作用する結果、ある種の幾何学構造を形成することを考える。形態形成における分子通信の役割を理解すること、および、形態形成におけるバイオナノマシン間の分子通信を制御することによって、形成される幾何学構造を制御することを目指す。本研究により得られる知見は、生物発生過程の理解や再生医療の発展に寄与すると考えられる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
分子通信とは、細胞間通信に着想を得たバイオナノマシンのための通信方式である。本研究では、バイオナノマシンの集団が分子通信を介して相互作用する結果、ある種の幾何学構造を形成することを考える。形態形成における分子通信の役割を理解すること、および、形態形成におけるバイオナノマシン間の分子通信を制御することによって、形成される幾何学構造を制御することを目指す。本研究により得られる知見は、生物発生過程の理解や再生医療の発展に寄与すると考えられる。
これまでに本研究では、バイオナノマシン集団の振る舞いを理解し、制御することを目標として、バイオナノマシン間の相互作用、バイオナノマシンと基質間の相互作用、基質の動体を表現するモデルを構築した。また、このモデルの評価や改良を行うための実験系を構築し、実験データを取得した。さらに、実験で取得したデータの分析、分析結果に基づくモデルの改良、コンピュータシミュレーションによる再現・予測実験を行った。
2023年度には、バイオナノマシン間の場を介した相互作用について調査した。実験では、蛍光ビーズを埋め込んだマトリゲル上にHeLa細胞を播種し、時間経過に伴うイメージング実験を行い、細胞周囲のビーズの動きを分析した。その結果、蛍光ビーズが細胞から100マイクロメートル程度の距離にあるとき、蛍光ビーズの運動と細胞の動きとの間に高い相関が見られた。これらの知見から、細胞がこの距離範囲内で機械的な信号を伝達し、相互作用している可能性があることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
２０２０年度より新型コロナウィルス感染症拡大の影響を受けて、研究計画および渡航計画を大幅に変更する必要が生じ、研究の進捗は遅れていた。しかし、２０２１年度には、渡航先で予定していた実験を国内研究機関で行う方法を検討し、一部の実験を国内で実施することができた。２０２３年度には、共同研究者が所属する研究機関を訪問し、共同研究を進めることができた。また、共同研究の成果の一部を国際会議で発表することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度となる２０２４年度には、共同研究者が所属する研究機関を再訪し、当該共同研究を遂行できる見込みである。これまでの研究成果をとりまとめ国際ジャーナルに論文を投稿することを目指す。
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