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増殖する細胞組織の連続体理論の構築とその器官形成への応用

研究課題

研究課題/領域番号 18K13516
研究種目

若手研究

配分区分基金
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
研究機関国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 (2021-2023)
九州大学 (2018-2020)

研究代表者

藪中 俊介  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 任期付研究員 (60749852)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード細胞競合 / 細胞選別 / 細胞組織 / 温度勾配 / 臨界現象 / 繰り込み群 / 2成分流体 / 二成分流体 / 極性 / 相分離 / 2成分流体 / 非平衡クロス効果 / 連続体理論 / 極性の記憶効果 / 界面の安定性 / 数理モデル / アクティブマター / 増殖 / ソフトマター
研究成果の概要

細胞増殖の効果を取り込んだ連続体理論、およびその数値解析のための数値スキームを構築した。さらに2種細胞系の場合にも理論を拡張し、細胞選別、細胞競合の効果を記述する連続体理論を構築した。細胞選別の状況での数値解析を行い、二種類の細胞の動的な性質の非対称性(動きやすさの違い)に応じて、平衡系では生じないような非平衡系特有の相分離現象が生じることを発見した。またこのような理論の母体となるような平衡近傍の相転移理論の基礎的な研究も行い、従来知られていなかったO(N)模型の繰り込み群の固定点の構造や臨界点近くの二成分系の温度勾配下での輸送特性を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞組織のダイナミクスの理論的な理解は、生体組織の形成を理解する上で重要であり、長期的な視野においては医療への応用が見込まれると考えられる。また細管中の二成分混合系における輸送特性の理解は、非平衡環境下での物質輸送特に、浄化、あるいは、濃縮などの技術への応用につながると考えられる。さらに繰り込み群による相転移現象の基礎付けは、物性物理の幅広い分野に加え、原子核、素粒子を記述するモデルである場の理論を深く理解する上で重要である。

報告書

(7件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] パリ大学(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] キュリー研究所(フランス)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] キュリー研究所/パリ第6大学(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] One Fixed Point Can Hide Another One: Nonperturbative Behavior of the Tetracritical Fixed Point of O(N) Models2023

    • 著者名/発表者名
      Yabunaka Shunsuke、Delamotte Bertrand
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 130 号: 26

    • DOI

      10.1103/physrevlett.130.261602

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Isothermal transport of a near-critical binary fluid mixture through a capillary tube with the preferential adsorption2022

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Yabunaka and Youhei Fujitani
    • 雑誌名

      Physics of Flluids

      巻: - 号: 5

    • DOI

      10.1063/5.0090218

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polarity Fluctuation Inhibition by Memory in Collective Cell Motion2021

    • 著者名/発表者名
      Katsuyoshi Matsushita, Shunsuke Yabunaka and Koichi Fujimoto
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 90 号: 5 ページ: 054801-054801

    • DOI

      10.7566/jpsj.90.054801

    • NAID

      40022563209

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Drag coefficient of a rigid spherical particle in a near-critical binary fluid mixture, beyond the regime of the Gaussian model2020

    • 著者名/発表者名
      Yabunaka Shunsuke、Fujitani Youhei
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Mechanics

      巻: 886 ページ: 1-23

    • DOI

      10.1017/jfm.2019.1020

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crowding-Boosting Polarity and Motion Order of Cells2019

    • 著者名/発表者名
      Katsuyoshi Matsushita, Kazuya Horibe, Naoya Kamamoto, Shunsuke Yabunaka, Koichi Fujimoto
    • 雑誌名

      Proceedings of the Symposium on Simulation of Traffic Flow

      巻: 25 ページ: 21-24

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Why Might the Standard Large N Analysis Fail in the O(N) Model: The Role of Cusps in Fixed Point Potentials2018

    • 著者名/発表者名
      Yabunaka Shunsuke、Delamotte Bertrand
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 121 号: 23

    • DOI

      10.1103/physrevlett.121.231601

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Chapter 14. Theory of Active Particles and Drops Driven by Chemical Reactions: The Role of Hydrodynamics on Self-propulsion and Collective Behaviours2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshinaga N.、Yabunaka S.
    • 雑誌名

      Self-organized Motion: Physicochemical Design based on Nonlinear Dynamics

      巻: 1 ページ: 339-365

    • DOI

      10.1039/9781788013499-00339

    • ISBN
      9781788011662
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] A Fixed point can hide another one; The Nonperturbative behavior of the tetracritical fixed point of the O(N) models at large N2023

    • 著者名/発表者名
      S. Yabunaka, B. Delamotte
    • 学会等名
      Exploring New Topics with Functional Renormalisation, Bad Honnef, Germany
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermoosmosis of a near-critical binary fluid mixture under preferential adsorption: universal flow properties2023

    • 著者名/発表者名
      S. Yabunaka and Y. Fujitani
    • 学会等名
      ISMC 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 選択的吸着効果の下での2元混合系の毛管中質量流の臨界点近くのスケーリング則2022

    • 著者名/発表者名
      藪中俊介
    • 学会等名
      日本物理学会 2022年秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 温度勾配下での相分離系の液滴のダイナミクス2021

    • 著者名/発表者名
      木下智貴, 藪中俊介
    • 学会等名
      物理学会2021年秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 選択的吸着効果のもとでの毛細管中の臨界点近くの二元混合系の浸透現象2020

    • 著者名/発表者名
      藪中俊介
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 臨界点近くの2成分混合系中のコロイドの抵抗係数2019

    • 著者名/発表者名
      藪中俊介
    • 学会等名
      ソフトマター研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 球および円柱の周りの臨界吸着プロファイルのLocal renormalized functional theoryによる解析2018

    • 著者名/発表者名
      藪中俊介
    • 学会等名
      日本物理学会秋季学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] O(N)模型、O(N)*O(2)模型の新しいLarge-N極限:非摂動的固定点の役割2018

    • 著者名/発表者名
      藪中俊介
    • 学会等名
      日本物理学会秋季学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2025-01-30  

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