2020 Fiscal Year Annual Research Report
Mathematical Modeling for Signal Transmission Pathways inside the Cells
| Project Area | Integrative understanding of biological signaling networks based on mathematical science |
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| Project/Area Number |
16H06576
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
鈴木 貴 大阪大学, 数理・データ科学教育研究センター, 特任教授(常勤) (40114516)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 数理腫瘍学 / NF-κB経路 / リン酸化 / 力学系理論 / 薬剤耐性 / ゲフィチニブ / MET / 次元解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ダウン症因子シグナルであるNFAT経路についてDSCR-1によるフィードバック制御に着目して数理モデルを作成した. NF-κB古典経路と逆に脱リン酸化による核内移行と転写の強化を取り入れた新規モデルを構築し、実験データと一致する遺伝子発現の振動を見出した. 次いでNFAT1とNFAT4において核移行が異なるタイミングで起こることに注目し、パラメータの感度分析を行って、NFAT1に対する新規経路の存在を示唆するシミュレーション結果を得た.
浸潤初期過程で現出する細胞変形について、MMP濃度を組み込んだレベルセットモデルを構築し、境界付近での解の近似に関する数値解析を行ってシミュレーション法を改善した.
血管新生について、フェーズフィールド、浸潤、走化性のポテンシャル、揺らぎ等の要因を抽出して、セルオートマトンと偏微分方程式によるハイブリッドモデルを構築してシミュレーションを行い、薬剤の投入についての個別最適治療戦略への基盤を構築した.
NF-κB非古典経路について既存パスによるモデルによるシミュレーションでは実験で観測される3種類の減衰振動パターンが再現できないことを確認し、まずノックアウトモデルについて未知の経路を仮定することで、経常的に遺伝子発現の振動が再現されるという実験データと合致する結果を得た. 次にフルモデルを構築し保存量の変動によって3種類の減衰振動パターンが再現されることを示し、生命現象の層別化への足掛かりを得た.
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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