| 研究課題/領域番号 |
20H01875
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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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| 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 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
藤原 慶 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (20580989)
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| 研究分担者 |
義永 那津人 東北大学, 材料科学高等研究所, 准教授 (90548835)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2022年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2020年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
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| キーワード | 生物物理 / 合成生物学 / ソフトマター物理学 / 人工細胞 / 反応拡散系 / ソフトマター / 細胞サイズ空間 / 細胞極性 / 時空間パターン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
細胞内反応拡散波は、非線形波が細胞サイズの閉鎖空間を移動する点に特徴があるが、微小サイズと閉鎖性ゆえに実験系の確立が困難であった。しかし、申請者らが確立した「人工細胞内で細胞内反応拡散波を発生させる系」により実験と理論を対応させた研究が展開可能となっている。そこで本研究ではこの系を利用し、細胞の時空間構造の物理や、細胞サイズ空間で創発される特異な現象の理解から、生命の細胞サイズの空間における時空間パターン形成原理を導く。
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| 研究成果の概要 |
細胞内の分子位置は反応拡散波と呼ばれる物理的現象によっても決定される。しかし、細胞内における反応拡散波の解析は物理的にも困難であり、モデル実験による検証が必須であった。本研究では、人工細胞の中で反応拡散波を発生させる系を利用し、細胞内の反応拡散波が示す特徴とその原理について追及した。本研究により、反応拡散波が空間サイズに応じて自身の形状を調節する特徴や、波の動きを制御するメカニズムを導くことができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の成果により、従来大きな空間での振る舞いのみが解析されてきた反応拡散波が、細胞のような小さな空間でどのような性質を示すか、が導かれた。この成果は生物の細胞において分子の配置がどのように決定するか、という理学的な知見だけでなく、細胞サイズの空間をどのように制御するかという材料科学・工学的に重要な知見ももたらす。将来的にはナノ・マイクロ空間における自在な分子配置につながり、生命から医薬・化学品の創成原理まで広く波及することが期待される。
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