2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of a simulator to evaluate the efficacy of an antibacterial agent to resident and resistant bacteria
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20K21875
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
石川 拓司 東北大学, 工学研究科, 教授 (20313728)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 腸内フローラ / シミュレーション / 可視化実験 / 大腸菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
薬剤耐性菌の増殖は、偽膜性大腸炎などの疾患を引き起こすこともあるため重要であるが、現状では耐性菌が増えるメカニズムは解明されておらず、耐性菌を抑制する治療方針の策定も困難と言わざるを得ない。本提案では、輸送論に基礎をなす数理と実験を融合させることで、常在菌と耐性菌に対する抗菌薬の薬効評価を目指した腸内フローラの数理モデルを開発する。
本年度は、主な研究対象をゼブラフィッシュと線虫とした。数理では、次の４つの保存則を連立することで細菌の周囲環境を予測し、腸内フローラの時空間発展を記述することを試みた。①運動量保存則：蠕動運動による腸内流動を記述、細菌と抗菌薬の移流と拡散を支配 ②抗菌薬保存則：抗菌薬の移流と拡散を記述、細菌への薬効に影響 ③常在菌保存則，④耐性菌保存則：薬効、蠕動による移流、細菌間相互作用を記述。
また、ゼブラフィッシュと線虫を用いた実験系も構築した。両実験系で蠕動運動の計測に成功し、腸内流動の可視化、薬剤濃度の可視化、常在菌と耐性菌（蛍光タンパク質を発現させた耐性大腸菌）の可視化を行う基盤を構築した。ゼブラフィッシュの腸内流動の詳細を解明した成果は、生理学の分野で定評のあるAmerican Journal of Physiology誌に出版された（Kikuchi. et al., Amer. J. Physiol. - Gastrointestinal Liver Physiol., 2020）。線虫の消化吸収を議論した研究は、生物学の分野で定評のあるJ. Exp. Biol.誌に出版された（Suzuki. et al., J. Exp. Biol., 2020）。さらに、これらの研究成果をレビュー論文としてまとめ、APL Bioengineering誌に発表した（Ishikawa, et al., APL Bioengineering, 2020)。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
ゼブラフィッシュと線虫の実験系がスムーズに構築され、研究成果が着々と出ている状況である。既に査読付き英語論文を3編発表しており、当初の計画以上に研究成果が上がっているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度も引き続き研究を推進し、ゼブラフィッシュと線虫を用いた実験とシミュレーションを実施する。また、研究成果を論文として公表できるよう、まとめの作業も行う。
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| Causes of Carryover |
あああ
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Research Products
(5 results)
