| 研究課題/領域番号 |
17H00853
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
生体医工学・生体材料学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
石川 拓司 東北大学, 医工学研究科, 教授 (20313728)
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| 研究分担者 |
菊地 謙次 東北大学, 工学研究科, 准教授 (00553801)
大森 俊宏 東北大学, 工学研究科, 助教 (10633456)
今井 陽介 東北大学, 工学研究科, 特任准教授 (60431524)
鹿毛 あずさ 東北大学, 工学研究科, 特任助教 (10748809)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
42,250千円 (直接経費: 32,500千円、間接経費: 9,750千円)
2020年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
2019年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
2018年度: 14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円)
2017年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
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| キーワード | 微生物 / バイオメカニクス / 数理モデル / シミュレーション / 可視化計測 / 計算生体工学 / 実験生体工学 / 理論生体工学 / バイオテクノロジー / モデル化 |
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| 研究成果の概要 |
ナノスケールからマクロスケールへと物理法則を丹念に積み上げる独自の手法を用いることで、力学環境下の精子や微細藻、繊毛虫、大腸菌、酵母などの挙動と生物学的機能を明らかにした。分子モーターで駆動される繊毛軸支の運動から、鞭毛運動の同期、多数の鞭毛が生えた繊毛虫の遊泳と生物学的応答、２体干渉と協調遊泳、連続体としてのレオロジーや拡散特性、細胞増殖と集積など、スケール階層を貫いた解析に成功した。これらの成果は、PNAS誌に２編、Science Adv誌に1編、J Fluid Mech誌に6編など、計48編の査読付き雑誌論文として発表した。また、プレスリリースを８件行い、研究成果を広く社会に公開した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
細胞が集まって集団で運動することで、運動性能が飛躍的に向上することを発見した研究成果は、生物が多細胞化することの優位性を示すもので、原初の単細胞生物が多細胞生物へと進化した謎を解く際の重要な鍵となる。精子が互いに助け合って泳ぐ協調遊泳の効果を明らかにした研究成果は、精子が卵子へと続く長い旅路を走破するメカニズムを解明するものであり、男性由来の不妊に対する治療法の開発に貢献することが期待される。皮膚角質層への摩擦刺激によって皮膚バリア機能の脆弱化が亢進することを明らかにした研究成果は、薬剤の経皮吸収や皮膚からの病原菌・ウイルス感染のメカニズム解明に貢献すると期待される。
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