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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Deepening and new development of mathematical study on cell adhesion

Research Project

Project/Area Number 20H01823
Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionRyukoku University

Principal Investigator

村川 秀樹  龍谷大学, 先端理工学部, 准教授 (40432116)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 野津 裕史  金沢大学, 数物科学系, 教授 (00588783)
佐藤 純  金沢大学, 新学術創成研究機構, 教授 (30345235)
富樫 英  神戸大学, 医学研究科, 助教 (90415240)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2025-03-31
Keywords応用数学 / 数値解析学 / 数理生物学 / 細胞接着 / 細胞選別
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、大きく4つの研究[研究A]~[研究D]を並行して行っている。2022年度の研究内容は以下のとおりである。
[研究A]細胞選別現象に対する数理モデルを簡略化した2成分偏微分方程式系について時間離散化を行い、その時間離散スキームについて考察を行った。問題の解を近似する正則化問題を経由し、その収束性について議論することにより、元の問題に対する時間離散スキームの安定性及び収束性に関する結果を得た。また、細胞集団モデルの数値的・解析的取り扱いを煩雑にしている非局所移流項を、線形拡散と反応の組み合わせによって表現するための近似についても研究を行い、その収束性や近似を介した問題の解析方法について結果を得た。
[研究B]生物の脳の神経細胞はカラム構造と呼ばれる円柱状の構造を作っており、多数のカラムが六角格子状に規則的に並ぶことによって、脳の複雑な処理を可能にしている。カラム構造は脳の機能単位であり、カラム構造形成のメカニズム、カラム配列のメカニズムを理解することは神経科学における重要な研究課題である。カラム配列のメカニズムの解明に数理モデリングと数値実験の立場から研究した。カラム配列を解析するための指標を提示し、実験データの解析や数理モデルを介した考察を行った。
[研究D]すでに完遂している[研究C]において、感覚器官上皮細胞のパターン形成メカニズムに差次界面張力仮説による説明が有効であることが示唆された。界面張力と接着・収縮・硬さ・内圧等との関係性について実験と数値実験の観点から調査した。更に、差次接着仮説や差次界面張力仮説によっては説明が付かない細胞パターンについて考察し、その形成メカニズムの解明にチャレンジした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の研究計画通りに順調に遂行しているため。

Strategy for Future Research Activity

研究は当初の研究計画通りに順調に進んでいる。2023年度も交付申請書に記載した研究実施計画通りに、研究を進める。

  • Research Products

    (26 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (11 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 8 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Invited: 8 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Oxford(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      University of Oxford
  • [Int'l Joint Research] Technical University Dresden(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      Technical University Dresden
  • [Journal Article] A two-step Lagrange-Galerkin scheme for the shallow water equations with a transmission boundary condition and its application to the Bay of Bengal region-Part I: Flat bottom topography2023

    • Author(s)
      M.M. Rasid, M. Kimura, M.M. Murshed, E.R. Wijayanti, H. Notsu
    • Journal Title

      Mathematics

      Volume: 11 Pages: 1633

    • DOI

      10.3390/math11071633

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Tiling mechanisms of the Drosophila compound eye through geometrical tessellation2022

    • Author(s)
      Hayashi, T., Tomomizu, T., Sushida, T., Akiyama, M., Ei, S., and Sato, M.
    • Journal Title

      Current Biology

      Volume: 32 Pages: 2101-2109

    • DOI

      10.1016/j.cub.2022.03.046

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cutting edge technologies expose the temporal regulation of neurogenesis in the Drosophila nervous system2022

    • Author(s)
      Sato, M. and Suzuki, T.
    • Journal Title

      Fly

      Volume: 16 Pages: 222-232

    • DOI

      10.1080/19336934.2022.2073158

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Mathematical modeling of Notch dynamics in Drosophila neural development2022

    • Author(s)
      Yasugi, T. and Sato, M.
    • Journal Title

      Fly

      Volume: 16 Pages: 24-36

    • DOI

      10.1080/19336934.2021.1953363

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A mass-preserving two-step Lagrange-Galerkin scheme for convection-diffusion problems2022

    • Author(s)
      K. Futai, N. Kolbe, H. Notsu, T. Suzuki
    • Journal Title

      Journal of Scientific Computing

      Volume: 92 Pages: 37

    • DOI

      10.1007/s10915-022-01885-w

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A shape design problem for the Navier-Stokes flow with a convective boundary condition2022

    • Author(s)
      J.S.H. Simon, H. Notsu
    • Journal Title

      Computational and Applied Mathematics

      Volume: 41 Pages: 167

    • DOI

      10.1007/s40314-022-01876-5

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A shape optimization problem constrained with the Stokes equations to address maximization of vortices2022

    • Author(s)
      J.S.H. Simon, H. Notsu
    • Journal Title

      Evolution Equations and Control Theory

      Volume: 11 Pages: 1873-1902

    • DOI

      10.3934/eect.2022003

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A convective boundary condition for the Navier-Stokes equations2022

    • Author(s)
      J.S.H. Simon, H. Notsu
    • Journal Title

      Applied Mathematics Letters

      Volume: 128 Pages: 107876

    • DOI

      10.1016/j.aml.2021.107876

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Impacts of manipulating cell sorting on in vitro hair follicle regeneration2022

    • Author(s)
      Tatsuto Kageyama, Riki Anakama, Hideru Togashi, Junji Fukuda
    • Journal Title

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      Volume: 134(6) Pages: 534-540

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2022.09.004

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Hearing loss in mice with disruption of auditory epithelial patterning in the cochlea2022

    • Author(s)
      Sayaka Katsunuma, Hideru Togashi, Shuhei Kuno, Takeshi Fujita, Ken-Ichi Nibu
    • Journal Title

      Frontiers in Cell and Developmental Biology

      Volume: 10 Pages: 1073830

    • DOI

      10.3389/fcell.2022.1073830

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 内耳の市松模様の細胞パターンは聴覚機能にはたらく2022

    • Author(s)
      富樫英
    • Journal Title

      科学

      Volume: 92(11) Pages: 982-986

  • [Presentation] 細胞間接着に関する理論とシミュレーション2023

    • Author(s)
      村川秀樹
    • Organizer
      生物とソフトマターに関する理論とシミュレーションについての研究会
    • Invited
  • [Presentation] Tiling mechanisms of the compound eye through geometrical tessellation2023

    • Author(s)
      Hayashi, T., Sushida, T., Akiyama, M., Ei, S., and Sato, M.
    • Organizer
      64th Annual Drosophila Research Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] An approximation to a model governing the motion of two cell population2022

    • Author(s)
      H. Murakawa
    • Organizer
      RIMS Symposium Mathematical Analysis on pattern formation, propagation and interfacial phenomena
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Bi-directional Eph/Ephrin signaling organizes the columnar structure under the control of Neurexin in the fly brain2022

    • Author(s)
      Wang, M., Sato, M.
    • Organizer
      Japanese Society of Developmental Biologists
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Tiling mechanisms of the compound eye through geometrical tessellation2022

    • Author(s)
      Hayashi, T., Sushida, T., Akiyama, M., Ei, S., and Sato, M.
    • Organizer
      Neuro2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 幾何学分割による複眼のタイリング機構2022

    • Author(s)
      佐藤 純
    • Organizer
      日本視覚学会
    • Invited
  • [Presentation] 移流拡散問題のための質量保存2段 Lagrange-Galerkin スキーム2022

    • Author(s)
      野津裕史, 二井滉太, N. Kolbe, 鈴木佑
    • Organizer
      RIMS Workshop
    • Invited
  • [Presentation] A mass-preserving two-step Lagrange-Galerkin scheme for convection-diffusion problems2022

    • Author(s)
      H. Notsu, K. Futai, N. Kolbe, T. Suzuki
    • Organizer
      RIMS Workshop
    • Invited
  • [Presentation] Second-order finite difference approximations of the upper-convected time derivative2022

    • Author(s)
      H. Notsu, D.O. Medeiros, C.M. Oishi
    • Organizer
      WCCM-APCOM 2022
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Twin vortex computer in fluid flow and a related topic2022

    • Author(s)
      H. Notsu
    • Organizer
      RIMS Workshop
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 聴覚上皮の市松模様の細胞パターンと聴覚機能2022

    • Author(s)
      Hideru Togashi
    • Organizer
      第3回 「医学と数理」京大-ハイデルベルク大-理研 ワークショップ
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Three different domains of afadin independently regulate cell intercalation in nectin-dependent mosaic cellular patterning2022

    • Author(s)
      Shuhei Kuno, Tetsuhisa Otani, Akira Suzuki, Hideru Togashi
    • Organizer
      55th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Molecular interactions between p120 catenin and cadherin regulate junction shrinkage of heterotypic interfaces during cadherin-dependent cell sorting2022

    • Author(s)
      Hideru Togashi
    • Organizer
      55th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2023-12-25  

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