2019 Fiscal Year Research-status Report
Symmetry Classification of Universality on Pattern Formation of Collective Cell Motion
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19K03770
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
松下 勝義 大阪大学, 理学研究科, 特任助教 (60422440)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 細胞集団 / 集団運動 / 非平衡統計物理学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は細胞極性による細胞集団運動でのパターン形成について研究を実施する. 今年度はその実施の準備として形状の等方的な場合での細胞集団がどのような物か基本的な情報収集をシミュレーションを用いて行った. 非等方的な細胞形状な場合と比べ複雑なパターン形成は無くランダムになると考えられたが, それほど単純ではないことが分かってきた. 1. 細胞形状が等方的な場合はself-propelled rodと同じクラスに属し, 通常運動の秩序形成は起きずパターン形成などは起きないと推測されたが, 実際には運動秩序形成は起きる. 2. その秩序形成は細胞の駆動極性によるものである. 駆動力と密度により秩序-非秩序転移が起きる. 3. 密度の大きい場合細胞は格子パターンを作る. 駆動力が大きくなるとdisclinationを形成し大域的な格子パターンは崩れ流体的に振る舞う. 4. 現状では原因は不明であるが, 非常に高密度の細胞では秩序化に必要な駆動力が以上に下がる. などの知見が得られた. これらの結果は交通流シンポジウムのプロシーディングで一部公表したほか, JPSJでの論文公表準備を進めている.
またHomophilic, heterophilic接着が極性を持つ細胞集団についても研究を進めたが,
この場合はheterophilicの強さにより三種類の相が現れるという結果が得られた. 現状で境界条件に強く依存している現象のため, 今後はより適切に境界条件の依存性を減らす系をデザインし検証を行ってゆく予定である. またこの系に関してはニューロンの集団運動理解への応用を目指し実験グループや他の理論研究グループと連携を進めている.
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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
当初予定していた形状が対称的な場合の基礎的理解が予想より大きく進んだことで, 今後行う非対称形状の細胞の集団運動のパターン形成の基礎を固めを大きく進めることができた. また, シミュレータ開発における非対称な場合の取り扱いの問題点を多く洗い出すことができたため来年度の研究に問題なく進むことができる体制が整えられたと考えている.
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は細胞の形状異方性を取り込んだ場合の集団運動でのパターン形成のシミュレーションに取り組み, その基本的性質を明らかにする. 前年度においてそれに必要なシミュレーターの開発も終了しており, 問題なく研究実施できる見込みである. ただし, 現状でコロナ蔓延の影響が出て, 研究設備の利用制限に対処するため様々な遠隔作業用の対応や, 当初予定した研究打ち合わせ等の方法変更が必要である. そのため本年度の予算でその対応のための設備購入を行う予定である.
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| Causes of Carryover |
研究者の計画後に生じた他の研究課題の研究業務の都合やコロナ蔓延による多くの出張のキャンセル, 共同研究の延期が重なり出版費発生の遅延により差額が大きくなった. 現状でこれらの出張は延期中であるが可能であれば来年度内に実施する予定である. またキャンセルになった代わりに遠隔操作による研究実施のための設備投資が必要となる見込みである. この差額を利用し, その設備投資も行う予定である.
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