2016 Fiscal Year Annual Research Report
Simulations of tumor grawth with cell division
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26610131
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
山本 量一 京都大学, 工学研究科, 教授 (10263401)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | シミュレーション / 細胞分裂 / 腫瘍 / 生体組織 / アクティブマター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
再生医療の様な最先端の医学・生物学が対象とする複雑な問題に対して，物理学的な視点から矛盾のないモデルを構築し，計算機シミュレーションで定量的に正しい予測が得られる日は来るだろうか？現状の計算機とモデリング技術では全く歯が立たないが，そう遠くない未来にこれを実現できるよう，世界に先駆けて計算科学のフロンティアを前進させることには大きな意義がある．我々は，ソフトマターに対して成功を納めたモデリング手法を発展させ，生体細胞や生体組織に対して有効なモデリング手法を構築し，現実的な具体例への適用を目指した．生体組織では細胞分裂や細胞遊走などにより能動的に内部応力が発生し，自発的な組織の成長・修復・変形が長い時間スケールで起こる．また，細胞分裂や細胞遊走の起こる確率はマクロな外力や変形に強く依存する．
細胞分裂より長い時間スケールで起こる生体組織の成長や変形という問題を扱うためには細胞分裂という通常の物質にはないアクティブなプロセスのモデリングが鍵となる．現実の細胞は，細胞内部のアクチン・ミオシンによる伸張と収縮を周期的に繰り返して移動する．この機構で発生する力は内的なものであり，その総和はゼロでなければいけない．我々は，この様な内的な力の切り替えによる周期運動で移動する力学モデルを考えた．構築した遊走する細胞の力学モデルに対し，モデル細胞間の相互作用（排除体積＋接着力＋運動の接触阻止），更には細胞が分裂して増える機構を加えることで，自己複製・自己組織化する細胞集団のモデリングに成功した．我々のモデルは非常に単純であり，考慮されている機構が細胞の「自走性」と「接触阻害」のみであるにもかかわらず，現実の細胞系で観察される幾つかの特徴的な挙動によく似た特異な集団運動を再現することに成功した．
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Research Products
(6 results)
