2016 Fiscal Year Research-status Report
階層フィードバックを考慮したマルチスケール数理モデルと疾患力学系の解析
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16K05265
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
中岡 慎治 東京大学, 生産技術研究所, 派遣研究員 (30512040)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | モデル化 / 数理工学 / 数学基礎論 / 免疫学 / 再生医学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
数ある疾患の中には、分子 (速いダイナミクス) と組織 (遅いダイナミクス) 間に階層フィードバックが存在し、悪循環によって発症するものがある。本研究では、階層フィードバックを考慮した疾患のマルチスケールダイナミクスを、数理モデルによって研究する。
平成２７年度には、階層フィードバックを考慮した疾患のマルチスケールダイナミクスを表現する数理モデル構築に向けて、復数の解析を実施した (以下、列挙)。
[1] ウイルス感染に起因する疾患を対象とし、エボラウイルス感染症のウイルス (速いダイナミクス) と組織 (免疫系や血管表皮細胞など、遅いダイナミクス) 動態に関するマルチスケール数理モデルを構築し、2000 年、2001 年にウガンダで起こったエボラ感染症の実データを用いて薬剤投与の効果をシミュレーションした (成果・論文 2、共筆頭著者)。[2] 皮膚炎を対象とし、皮膚表面に存在するバクテリアと免疫系・皮膚表皮細胞の動態に関する数理モデルを構築し、数理解析を行った (成果・論文 1、筆頭著者)。[3] 皮膚の創傷と治癒過程に注目した数理モデル構築に向けて、創傷・治癒過程時にみられる皮膚表面のバクテリア群集に関する実データを収集し、将来的にデータ解析を行うための整備を行った。[4] [1]-[3] で共通して重要なウイルス・バクテリアの動態をより詳しく解析するため、抗生物質投与によるバクテリア群集動態の変化を記述した数理モデルを構築し、数理解析を行った (論文査読中)。
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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
平成２７年度では、二本の論文が受理された (実績 [1]、[2])。また、皮膚の創傷と治癒過程に注目した数理モデル構築に向けて、実データを数理モデルへ反映させるための足がかりができた (実績 [3])。次年度の解析に必要となる部分で進捗が認められたため、順調に進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に得られた成果を基盤に、平成２９年度は、以下の課題に取り組む：[1] ウイルス感染に起因する疾患では、異なるウイルスにおいても、同様にマルチスケール数理モデルを構築して解析を行う。多種類のウイルスを扱うことで、ウイルス特有の生活史や宿主との相互作用の違いも含めた、より一般的かつ汎用的なマルチスケール数理モデルの構築を進める。[2] 皮膚炎を対象としたマルチスケール数理モデルは、国際共同研究として韓国の Konkuk University の Yangjin Kim 博士、Ulsan National Institute of Science and Technology の Chang Hyeong Lee 博士らと進めている。本共同研究を更に進展させる形で、バクテリアが宿主からのフィードバックを回避する機構を組み込んだ数理モデルを構築し、解析の準備を行う。[3] 創傷・治癒過程時にみられる皮膚表面のバクテリア群集に関する実データを用いて、実データも取り入れた数理モデル構築を進める。[4] 抗生物質投与によるバクテリア群集動態の変化を記述した数理モデルにおいて、その他の重要な介入効果 (プロバイオティクス投与など) についても考慮した数理モデル構築に向けて、検討を行う。
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| Causes of Carryover |
本年度は 1475 円余る形となった。1475 円は、計画通り予算を使用した結果、どうしても制御できずに余った差額である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
1475 円は平成29年度において、物品購入等に充てる予定である。
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