2015 Fiscal Year Research-status Report
多細胞の多変数多項式モデルの構築で迫る動的恒常維持機構の原理と限界
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26610041
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
吉田 寛 九州大学, 数理学研究院, 准教授 (60401262)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 多細胞 / 多変数多項式 / 動的恒常維持 / Polynomial life |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多細胞生物では、代謝活動によって排泄や皮膚の剥離を行なっており、いわば、一部が常に崩壊しているが、常に新しい細胞が補われており、組織の構造は再生・維持されている（動的恒常維持）。しかし、その原理や限界は厳密には理解されていない。そこで、本研究では、多細胞集団を多変数多項式で表現し、細胞の状態更新・増殖・崩壊を単項簡約等の多項式に対する操作で表現することによって、動的恒常維持機構の原理と限界に迫る。多項式系でモデルを構築することにより、代数的な手法を用いることが可能となる。このような機構の数理を構築して解析する。
平成２７年度においては、以下の２つを実施した。（１）多変数多項式モデルの構築：一部分が崩壊しながらも全体として構造を再生・維持できる（動的恒常維持）機構を探究するために、二次元状に並べた細胞集団を数理モデル化した。個々の細胞状態と位置を単項式で表現して、細胞集団を一つの多項式として表現した。（２）多項式への操作（単項簡約等）の設計：過去に行った１次元鎖状の細胞鎖モデル（H. Yoshida et al. AAECC 2011）を拡張しながら、具体的な多項式と単項簡約の設計を行った。例えば、ここでは、細胞塊の削除ルールには単項式を当て嵌めた。
様々な初期細胞塊と多項式への操作を試すことによって、簡約された網膜細胞パターンやフラクタルパターンを再現することができた。また、動的恒常維持を示すパターンの端緒を掴むことができた。
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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
様々な初期細胞塊と多項式への操作を試すことによって、簡約された網膜細胞パターンやフラクタルパターンを再現することができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
２７年度に端緒を掴むことができた動的恒常維持を示すパターンの解析を進める。また、細胞が無秩序に増殖して全体の組織としてはうまく維持できない原因となっていると考えられる腫瘍との関係も調べる。
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| Causes of Carryover |
１万円以下のため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
文房具等の購入。
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