Development of a numerical model to clarify the rupture/damage mechanics of the red blood cell

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K14651
• Research Institution: Iwate Prefectural University
• Principal Investigator: ニックス ステファニー 岩手県立大学, ソフトウェア情報学部, 講師 (00756637)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 赤血球

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，赤血球膜の骨格構造が不均一であること，つまり接続タンパク質が異なる構造に結合し，異なる数の接続を形成することが知られている．一方で，従来の赤血球は均一な構造としてモデル化されており，そのトポロジーの違いが見落とされている可能性がある．そこで，本研究では非構造化された三角形のメッシュと，実際の細胞膜骨格の構造を表現したメッシュ赤血球膜のメッシュを作成した．これらのメッシュを用いた赤血球モデルを流れの中の挙動を比較し，トポロジーの均一性の違いがどのような影響を与えるかを調査した．赤血球膜の骨格構造の不均一性とトポロジーの違いが，赤血球の挙動に与える効果を明確化することができた．赤血球膜の骨格構造が赤血球の老化や疾患に関連していると示唆されているため，膜骨格の構造の不均一性が赤血球の変形等の挙動にどのように影響しているか明らかにできれば，血液疾患に対する知見と治療に繋げる．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

計算モデルを確立することができたため，おおむね順調に進展していると考えられる．

Strategy for Future Research Activity

これまでの研究成果を踏まえ，今後の研究では次の方策を推進する．まず，赤血球膜骨格の不均一性における変動の影響を詳しく明らかにするために，ノードの連結性が平均値ではなく，一連の生理学的な値を取るように設定する．これにより，不均一性の変動が赤血球の挙動に与える影響を具体的に把握することができる．また， 赤血球膜骨格の構造のトポロジー性が赤血球の挙動に及ぼす影響を検証するために，損傷や破裂を引き起こす可能性のある条件を含む様々な数値実験を実施する．これにより，トポロジーの変化が赤血球の安定性や機能にどのような影響を与えるのかを明確化する．また，膜骨格構造同士の結合と離脱の要素を導入することで，赤血球の老化メカニズムの解明を目指す．

Causes of Carryover

学会参加のための出張や論文投稿に延期があったため．