Study of Segment Regeneration and Fibonacci-ratio development with the aid of Polynomial-life models

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K12036
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 吉田 寛 九州大学, 数理学研究院, 准教授 (60401262)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 細胞協働 / セグメント再生

Outline of Annual Research Achievements

動物の肢を構成する複数の節（関節間）の長さの比率はダヴィンチの人体図で描かれているようにフィボナッチ比率とも黄金比率ともいわれている。しかし、どのようにそれらの比率が発生過程で形作られているのかは分かっていない。また、コオロギ脚などは切断されても、その先の関節も含めて再生できる（セグメント再生） 。
R元年度までに築したセグメント再生のためのPolynomial-lifeモデルを流用して、節の長さの比がフィボナッチ数・黄金比率になる初期細胞群と成長ルール（多変数多項式の演算セット）を導出しようと試みた。更に、対数周期な数式のアプローチを試した。これは多細胞では細胞協働が重要になってくる為であり、協働からの崩壊現象ーー癌化ーーを取り入れる為であった。また協働の別モデル化として結合系の平均場近似などのアプローチを開始した。ここでの目的は以下の２つに要約される。
○３次元臓器再生条件の解明： 昨今各種臓器の再生が試みられている。実際の臓器の繊維だけを残した足場を利用して iPS細胞などを増殖・分化させる方法がある。しかし、多種類の多細胞がときにフラクタル的に入り組んだ臓器の構築・再生は容易でない。そこで３次元・フラクタル形状の表現が容易なモデルを用いて内臓――植物的器官の再生条件を探究した。
○癌化への道筋の解明：癌化はある細胞の増殖が止まらなくなり、すなわち細胞群の協働性が失われる現象と考えられる。それへアプローチを本モデルで開始した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

R2年度は３次元モデルの構築に失敗した為。

Strategy for Future Research Activity

３次元モデルの構築に努めるが、それができない場合には結合系の平均場近似などのアプローチを試す予定である。

Causes of Carryover

R2年度はコロナの為、学会への参加がなく旅費が無かったため。