| 研究課題/領域番号 |
18K13514
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分13040:生物物理、化学物理およびソフトマターの物理関連
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| 研究機関 | 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究 (2020)
東京大学 (2018-2019) |
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研究代表者 |
斉藤 稔 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 生命創成探究センター, 特任准教授 (20726236)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 細胞膜変形 / 自己組織化 / 反応拡散現象 / 自己組織化現象 / ソフトマター / フェイズフィールド法 / 反応拡散 / マクロピノサイトーシス / エンドサイトーシス / 3次元膜変形 / 反応拡散系 |
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| 研究成果の概要 |
一細胞が示す三次元的な細胞膜変形の理解を目的としてマクロ飲作用の数理モデル解析を行った。フェイズフィールド法を応用し、細胞膜の3D変形とシグナル因子の膜上の反応拡散を同時に扱うことのでできる手法を開発した。これを用いて、実験的に観測されているマクロ飲作用の形態ダイナミクスのほとんどを再現することが可能となった。また凹凸のある基質上での三次元細胞運動を説明する数理モデルも構築し、基質の曲率により細胞運動がどのような影響を受けうるかの研究も行った。モデル解析を通し、膜変形と膜上の反応拡散現象が協働することではじめて起こる細胞膜陥入現象の新奇メカニズムを提案した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
マクロ飲作用は、細胞が細胞外液を取り込む現象であり、癌細胞の成長、免疫監視、ウィルスの侵入など、あらゆる場面で重要な役割を果たしている。溶液の取り込みを可能にするマイクロメートルスケールの細胞膜の大変形がどのようにして可能であるかは未知であったが、本研究課題による数理的な解析の結果、細胞膜上のシグナル因子の空間パターンと協働して膜変形が起こることが重要であることが明らかになった。この細胞膜変形の新しいメカニズムにより様々な細胞膜変形現象や細胞の遊走性をも説明できる可能性がある。また提案手法は、免疫監査やウィルス侵入などのシミュレーションへ応用可能であり、医療関連分野の研究へ発展する余地もある。
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