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2014 Fiscal Year Research-status Report

細胞接着の数理:実験、モデリング、解析

Research Project

Project/Area Number 26400205
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

村川 秀樹  九州大学, 数理(科)学研究科(研究院), 助教 (40432116)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 若狭 徹  九州工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20454069)
富樫 英  神戸大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (90415240)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords応用数学 / 数値解析学 / 数理生物学 / 細胞・組織 / 細胞接着 / 細胞選別
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、細胞接着現象を解明するための数理的基盤を構築することである。そのために、実験、モデリング、解析を包括的に行う。平成26年度の研究実績は以下の通りである。
分担者・富樫は、2種類の細胞が特徴的なモザイク様のパターンに並ぶマウスの嗅上皮をモデルに、カドヘリン、ネクチンの2種類の細胞接着分子が協調的に細胞選別に働く分子メカニズムの検討を行った。また、細胞接着現象のモデリングに必要な情報である、細胞の拡散係数や細胞分裂の割合、環境収容力、細胞接着強度などについて定量的な値の計測・調査を行った。代表者・村川は、モデリングのための文献調査を行い、既存のモデルの問題点の抽出、精査、考察を行った。富樫による実験結果を観察し、文献調査を基にした考察と数多くの数値計算による知見を総合して、細胞接着現象を記述する数理モデルを提案した。富樫の実験によって得られた定量的な値を数理モデルに代入し、数値計算を行ったところ、提案したモデルは定量的にも現象を再現できるものであることが分かった。また、村川は、本研究課題における数値計算に必要な、非線形拡散問題に対する数値解法についての解析を進め、誤差評価に関する結果を得た。代表者・村川と分担者・若狭は共同で、提案した数理モデルの解析に着手した。解の一意存在性を示すために、移流、移流拡散、非局所項の取り扱いなどについての文献収集、ディスカッションを行い、基礎研究を進め、今後の解析に向けた手がかりを得た。

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研究が進んでいるため。

Strategy for Future Research Activity

研究は当初の研究計画通りに順調に進んでおり、本年度も引き続き当初の計画通りに進めていく予定である。ただし、解析の遂行や応用へ向けたより深い議論が必要であるため、代表者、分担者間で初年度よりも密な研究打ち合わせを行う。

  • Research Products

    (27 results)

All 2015 2014

All Journal Article (11 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results) Presentation (16 results) (of which Invited: 13 results)

  • [Journal Article] Continuous models for cell-cell adhesion2015

    • Author(s)
      H. Murakawa and H. Togashi
    • Journal Title

      J. Theor. Biol.

      Volume: 372 Pages: 1-12

    • DOI

      doi:10.1016/j.jtbi.2015.03.002

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Traveling wave solutions of a parabolic-hyperbolic system for contact inhibition of cell-growth2015

    • Author(s)
      M. Bertsch, D. Hilhorst, H. Izuhara, M. Mimura and T. Wakasa
    • Journal Title

      European Journal of Applied Mathematics

      Volume: 26 Pages: 325-353

    • DOI

      doi:10.1017/S0956792515000042

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Limiting Classification on Linearized Eigenvalue Problems for 1-dimensional Allen-Cahn Equation I ― Asymptotic formulas of eigenvalues2015

    • Author(s)
      T. Wakasa and S. Yotsutani
    • Journal Title

      Journal of Differential Equations

      Volume: 258 Pages: 3960-4006

    • DOI

      doi:10.1016/j.jde.01.023

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Numerical solution of nonlinear cross-diffusion systems by a linear scheme2015

    • Author(s)
      H. Murakawa
    • Journal Title

      in Proceedings of the 4th MSJ-SI Conference on Nonlinear Dynamics in Partial Differential Equations, S. Kawashima, S. Ei, M. Kimura and T. Mizumachi, eds., Adv. Stud. Pure Math.

      Volume: 未定 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Singular limit analysis of a reaction-diffusion system with precipitation and dissolution in a porous medium2014

    • Author(s)
      D. Hilhorst and H. Murakawa
    • Journal Title

      Networks and Heterogeneous Media

      Volume: 9 Pages: 669-682

    • DOI

      10.3934/nhm.2014.9.669

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Error estimates for discrete-time approximations of nonlinear cross-diffusion systems2014

    • Author(s)
      H. Murakawa
    • Journal Title

      SIAM J. Numer. Anal.

      Volume: 52 Pages: 955-974

    • DOI

      10.1137/130911019

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Cross-diffusion systems: RDS approximation and Numerical analysis2014

    • Author(s)
      H. Murakawa
    • Journal Title

      数理解析研究所講究録

      Volume: 1924 Pages: 21-29

    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] The behavior of the interfaces in the fast reaction limits of some reaction-diffusion systems with unbalanced interactions2014

    • Author(s)
      M. Iida, H. Monobe, H. Murakawa and H. Ninomiya
    • Journal Title

      数理解析研究所講究録

      Volume: 1892 Pages: 88-94

    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Aberrant cochlear hair cell attachments owing to nectin-3 deficiency cause hair bundle abnormalities2014

    • Author(s)
      Fukuda, T., Kominami, K., Wang, S., Togashi, H., Hirata, K., Mizoguchi, A., Rikitake, Y., and Takai, Y.
    • Journal Title

      Development

      Volume: 141 Pages: 399-409

    • DOI

      10.1242/dev.094995

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Afadin regulates puncta adherentia junction formation and presynaptic differentiation in hippocampal neurons2014

    • Author(s)
      Toyoshima, D., Mandai, K., Maruo, T., Supriyanto, I., Togashi, H., Inoue, T., Mori, M., and Takai, Y
    • Journal Title

      PLoS ONE

      Volume: 9 Pages: e89763

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0089763

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 感覚器を作る細胞の動態と相互認識の仕組み2014

    • Author(s)
      富樫英
    • Journal Title

      細胞工学

      Volume: 33 Pages: 628-632

  • [Presentation] 1次元Allen-Cahn方程式の線形化固有値問題―固有値・固有関数の漸近公式―2015

    • Author(s)
      若狭徹
    • Organizer
      神戸大学解析セミナー
    • Place of Presentation
      神戸大学
    • Year and Date
      2015-02-19 – 2015-02-19
    • Invited
  • [Presentation] 細胞接着・細胞選別について2015

    • Author(s)
      村川秀樹
    • Organizer
      HMMCセミナー
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2015-01-30 – 2015-01-30
    • Invited
  • [Presentation] Limiting classifications on eigenfunctions for some linearized eigenvalue problems2014

    • Author(s)
      若狭徹
    • Organizer
      研究集会「微分方程式の総合的研究」
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2014-12-20 – 2014-12-20
    • Invited
  • [Presentation] The Cellular Dynamics in Mosaic Pattern Formation of the Sensory Organs2014

    • Author(s)
      H. Togashi
    • Organizer
      MBI-Japan Joint Symposium on Mechanobiology of Development and Multicellular Dynamics
    • Place of Presentation
      Singapore
    • Year and Date
      2014-12-03 – 2014-12-03
    • Invited
  • [Presentation] Nectins and Cadherins Cooperatively Regulate the Cellular Rearrangements in the Olfactory Epithelium2014

    • Author(s)
      S. Katsunuma and H. Togashi
    • Organizer
      The 62nd NIBB Conference "Force in Development"
    • Place of Presentation
      愛知県岡崎市
    • Year and Date
      2014-11-18 – 2014-11-18
  • [Presentation] 内耳聴覚上皮における市松模様の細胞パターンを制御する分子機構2014

    • Author(s)
      富樫英
    • Organizer
      第24回 日本耳科学会総会
    • Place of Presentation
      新潟県新潟市
    • Year and Date
      2014-10-16 – 2014-10-16
    • Invited
  • [Presentation] 急速反応極限に関する最近の話題2014

    • Author(s)
      村川秀樹
    • Organizer
      富山解析セミナー2014
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2014-10-11 – 2014-10-11
  • [Presentation] 聴覚上皮における市松模様の細胞配列を形成する分子機構2014

    • Author(s)
      富樫英
    • Organizer
      第55回 日本組織細胞化学会シンポジウム
    • Place of Presentation
      長野県松本市
    • Year and Date
      2014-09-27 – 2014-09-27
    • Invited
  • [Presentation] Reaction-diffusion system approximation and fast reaction limit2014

    • Author(s)
      H. Murakawa
    • Organizer
      2nd Slovak-Japan Conference on Applied Mathematics
    • Place of Presentation
      Radzovce-Obrucna, Cerova vrchovina, Slovakia
    • Year and Date
      2014-09-14 – 2014-09-14
    • Invited
  • [Presentation] Recent topics in fast reaction limit2014

    • Author(s)
      H. Murakawa
    • Organizer
      Workshop on Mathematical Sciences
    • Place of Presentation
      Wayamba University of Sri Lanka, Kuliyapitiya, Sri Lanka
    • Year and Date
      2014-08-31 – 2014-08-31
    • Invited
  • [Presentation] Reaction-diffusion system approximation: Theory and Applications2014

    • Author(s)
      H. Murakawa
    • Organizer
      Wayamba International Conference WinC 2014
    • Place of Presentation
      Wayamba University of Sri Lanka, Kuliyapitiya, Sri Lanka
    • Year and Date
      2014-08-29 – 2014-08-29
    • Invited
  • [Presentation] Mathematical models of cell-cell adhesion: diffusion vs. advection2014

    • Author(s)
      H. Murakawa
    • Organizer
      The 10th AIMS Conference on Dynamical Systems, Differential Equations and Applications
    • Place of Presentation
      the Universidad Autonoma de Madrid, Madrid, Spain
    • Year and Date
      2014-07-08 – 2014-07-08
    • Invited
  • [Presentation] Semilinear and linear approximations to nonlinear diffusion problems2014

    • Author(s)
      H. Murakawa
    • Organizer
      The 10th AIMS Conference on Dynamical Systems, Differential Equations and Applications
    • Place of Presentation
      the Universidad Autonoma de Madrid, Madrid, Spain
    • Year and Date
      2014-07-07 – 2014-07-07
    • Invited
  • [Presentation] Traveling Waves and Their Stability of a Tumour Growth Model2014

    • Author(s)
      T. Wakasa
    • Organizer
      10-th AIMS conference on Dynamical systems, Differential equations and Applications
    • Place of Presentation
      the Universidad Autonoma de Madrid, Madrid, Spain
    • Year and Date
      2014-07-07 – 2014-07-07
    • Invited
  • [Presentation] 細胞接着の数理モデルについて考える:拡散か移流か2014

    • Author(s)
      村川秀樹
    • Organizer
      広大サステナブル科学セミナー, 広島数理解析セミナー
    • Place of Presentation
      広島大学
    • Year and Date
      2014-05-16 – 2014-05-16
    • Invited
  • [Presentation] 細胞接着の数理モデルについて考える2014

    • Author(s)
      村川秀樹
    • Organizer
      談話会
    • Place of Presentation
      九州大学
    • Year and Date
      2014-05-15 – 2014-05-15

URL: 

Published: 2016-05-27  

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