Modeling a gut flora of a zebrafish by combining experiments, theories and numerical simulations

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K19893
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Ishikawa Takuji 東北大学, 医工学研究科, 教授 (20313728)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2021-03-31
• Keywords: 腸内フローラ / バイオメカニクス / 数理モデル / シミュレーション / 可視化計測

Outline of Final Research Achievements

In this project, we investigated microbial flora in the intestine of a zebrafish larva by combining theories and experiments based on transport phenomena. Three conservation laws (momentum, concentration and cells) are solved simultaneously, and the distribution and growth of bacteria are described. We also conducted experiments using a zebrafish larva. We established the experimental setup, and measured intestinal flow with high temporal and spacial resolutions.

Free Research Field

生体力学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ヒトの腸内には1kgもの細菌が生息しており、腸内フローラと呼ばれる生態系を形成している。近年、腸内フローラが宿主の様々な疾患と密接に関わっていることが明らかとなっているが、腸内フローラの形成メカニズムは解明されておらず、腸内フローラを予測し制御する技術は確立されていない。本研究で開発した腸内フローラシミュレータは、こうした現状を打破し、腸内フローラの形成を予測し制御する基盤技術となる。