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免疫恒常性の定量生物学

研究課題

研究課題/領域番号 17KT0014
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金
応募区分特設分野
研究分野 構成的システム生物学
研究機関東京大学

研究代表者

小林 徹也  東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (90513359)

研究分担者 秋山 泰身  国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, チームリーダー (50327665)
研究期間 (年度) 2017-07-18 – 2020-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2019年度)
配分額 *注記
18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)
2019年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2018年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2017年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
キーワードT細胞 / 多様性 / 恒常性 / 胸腺 / 胸腺上皮細胞 / 数理モデル / T細胞受容体レパトア / シーケンス解析 / 微分方程式モデル / 免疫学 / バイオインフォマティクス
研究実績の概要

マウス胸腺のT前駆細胞および胸腺上皮細胞のダイナミクスのモデルにおいて、前年度に実験取得したDN細胞部分群をモデルに取り込んだ詳細モデルを作成。そのデータとモデルに対してもパラメータ推定を行い、DN部分群を粗視化した前年度までのモデルとの整合性を確認した。同時に、DN細胞の前駆細胞の流入速度に関して新たなモデルでは、流入量がこれまでの推定よりも少ないことが見いだされた。これは既知の実験事実とも整合し、また粗視化モデルのbootstrap解析でも推定パラメータに二峰性が見られたことから整合することがわかった。更にbootstrap解析における不完全な収束も同定し、より適切なパラメータ推定分布を与えた。
並行して、T細胞受容体の次世代シーケンスデータの解析を進めた。この解析から、特定のT細胞受容体配列を持つ細胞群が非常にゆっくりと胸腺へのX線摂動後回復することを見出した。一方でそれ以外の細胞については、摂動後7日程度で多様性指標(レニー多様性)が回復すること、また定常状態ではDPとSPの細胞に多様性指標に差が殆どないことが見いだされた。そして、PCAなどを用いた解析により、多様性指標では確認できなかった、摂動からの回復に伴う複雑なレパトアの変化やDPとSP細胞のレパトアの差異などを見出すことができた。今後この差異がなぜ生じるのか、またなぜ多様性指標はここまで普遍的に一定に保たれるのか、などについて研究をすすめることを予定している。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 4件、 招待講演 7件) 備考 (1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [雑誌論文] Quantitative Analysis Reveals Reciprocal Regulations Underlying Recovery Dynamics of Thymocytes and Thymic Environment in Mice2019

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa B Kaneko, Ryosuke Tateishi, Takahisa Miyao, Yuki Takakura, Nobuko Akiyama, Ryo Yokota , Taishin Akiyama, Tetsuya J. Kobayashi
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quantification of Inter-Sample Differences in T-Cell Receptor Repertoires Using Sequence-Based Information2017

    • 著者名/発表者名
      Yokota Ryo、Kaminaga Yuki、Kobayashi Tetsuya J.
    • 雑誌名

      Frontiers in Immunology

      巻: 8 ページ: 1500-1500

    • DOI

      10.3389/fimmu.2017.01500

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] T細胞の分化時間を一定に保つ適応メカニズム2019

    • 著者名/発表者名
      金子和正
    • 学会等名
      数理生物学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] T細胞集団の恒常性と多様性の数理的理解2019

    • 著者名/発表者名
      小林 徹也
    • 学会等名
      1細胞解析と数理モデリングの融合がもたらす細胞社会ダイバーシティーの理解
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 免疫学習の数理2019

    • 著者名/発表者名
      小林 徹也
    • 学会等名
      第3回理論免疫学ワークショップ
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞内シグナリングネットワークにおける応答時間を一定に保つメカニズム2019

    • 著者名/発表者名
      金子 和正
    • 学会等名
      第3回理論免疫学ワークショップ
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 胸腺上皮細胞との相互作用を介した恒常的なT細胞生成の数理モデリング2018

    • 著者名/発表者名
      金子 和正
    • 学会等名
      第15回 生物数学の理論とその応用 -次世代の数理科学への展開-
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Quantitative analysis of reciprocal regulations between thymocytes and thymic environment during recovery2018

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Kaneko
    • 学会等名
      Virus Dynamics Workshop in Japan
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Modeling homeostatic dynamics of thymic T cell development2017

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya J. Kobayashi
    • 学会等名
      Mathematical Innovation for Biomedicine
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Theoretical analysis of thymic T cell development dynamics via interaction with thymic epithelial cells2017

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Kaneko, Ryo Yokota, Taishin Akiyama, Tetsuya J. Kobayashi
    • 学会等名
      EMBL conference Quantitative Principles in Biology
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modeling homeostatic dynamics of thymic T cell development2017

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya J. Kobayashi
    • 学会等名
      LyonSysBio 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Theoretical analysis of thymic T cell development via interaction with thymic epithelial cells2017

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Kaneko, Ryo Yokota, Taishin Akiyama, Tetsuya J. Kobayashi
    • 学会等名
      The 2017 (27th) annual meeting of the Japanese Society for Mathematical Biology
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Mathematical modeling of thymic T cell development via interaction with thymic epithelial cells2017

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Kaneko, Ryo Yokota, Taishin Akiyama, Tetsuya J. Kobayashi
    • 学会等名
      第46回日本免疫学会学術集会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 胸腺T細胞分化の数理モデリング2017

    • 著者名/発表者名
      金子和正, 横田亮, 秋山泰身, 小林徹也
    • 学会等名
      第2回理論免疫学WS
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] Quantitative Immunology

    • URL

      https://research.crmind.net/Project_QImmunol.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Interface between Immunology & Quantitative Biology2019

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-07-21   更新日: 2021-01-27  

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