2017 Fiscal Year Research-status Report
双対走化性をもつ流体型移流拡散モデルの構築と走化性ダイナミクスの解明
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15KT0019
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
杉山 由恵 九州大学, 数理学研究院, 教授 (60308210)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
久保原 禅 順天堂大学, スポーツ健康科学研究科, 教授 (00221937)
齊藤 宣一 東京大学, 大学院数理科学研究科, 教授 (00334706)
仙葉 隆 福岡大学, 理学部, 教授 (30196985)
永井 敏隆 福岡大学, 理学部, 非常勤講師 (40112172)
手老 篤史 九州大学, マス・フォア・インダストリ研究所, 准教授 (60431326)
桑山 秀一 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (40397659)
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| Project Period (FY) |
2015-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | 走化性方程式 / Fokker-Planck方程式 / Langevin方程式 / Keller-Segel系 / 白血球遊走 / 細胞性粘菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，細胞性粘菌や白血球(好中球)の細胞運動を統計解析に基づいて，化学運動性を考慮した確率微分方程式モデル(一般化されたLangevin方程式)を構築することを目標の一つとしている．先行研究として実験観測動画・実験データに基づいた統計解析により導出された確率微分方程式モデルがある(Selmeczi&et.al.,2005 等)．モデルの妥当性の検証には，確率微分方程式モデルの数値シミュレーションと観測実験との合致を検証することが有効である．
そこで，平成29年度には，九州大学数理学府の学生を実験施設に派遣し，白血球走化性実証実験を行った．更に，白血球(好中球)細胞運動の生体内2D動画データを取得し，既構築のLangevinタイプの方程式との合致検証を行った。加えて，現象を「統計解析に基づく実験生物学」と「数学」の両視点から解析し，数学モデルで単統一化された原理を提案するために，血管内遊走する白血球細胞運動を記述するFokker-Planck方程式を導出を試みた．同研究では，走化性方程式の現象応用で世界的大家である以下の両氏を九州大学数理学研究院に招へいし，共同研究のための議論を推し進めた．
●Jose Carrillo氏（Imperial College London）
●Benoit Perthame(Paris VI)
同方程式の数値シミュレーションを行っており，同氏らとの共同研究は成果発表に向けて論文完成が間近である．
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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
実験観測に基づくデータ取得は順調である．また，同データに基づいた支配方程式（確率微分方程式）の導出も進んでいる．Fokker-Planck方程式導出についても，Jose Carrillo氏との共同研究が進展しており，更に数値シミュレーションによる予備検証を終えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度には，大阪大学を拠点として実験観測データを取得し，数理モデルとの合致解析を進展させる．同過程では数理統計の知見を必要とするが，大阪大学の連携研究者と協力して進めていくことが出来る．また，構築された確率微分方程式から偏微分方程式への変換は論文として完成間近であり，同式改良も目指していく．
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| Causes of Carryover |
走化性を実証する細胞実験について外注したが，進捗状況を鑑み資金を次年度に持ち越したため．
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