器官形態形成における粘弾性動力学モデルの構築および数値計算による解析

• 研究課題/領域番号: 26540158
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生命・健康・医療情報学
• 研究機関: 秋田県立大学 (2015-2016); 独立行政法人理化学研究所 (2014)
• 研究代表者: 石本 志高 秋田県立大学, システム科学技術学部, 准教授 (30391858)
• 連携研究者: 杉村 薫 京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 助教 (50466033)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 生命情報 / 細胞・組織・器官 / 構造・パターン形成 / コンピュータシミュレーション / 数理生物学 / 生物物理 / 発生・分化 / 粘弾性 / 形態形成 / 数理モデル / データ解析 / 動力学モデル / 器官形態形成 / 生体情報 / 生体工学 / 発生生物学

研究成果の概要

Drosophila 翅外形をひも状曲げ弾性体とした翅形成力学モデルを定式化した。また、翅内部を、張力一定の均一な粘弾性体とした動力学モデルを定式化した。更に他の昆虫に拡張し、翅画像からの固さ分布の算出、内部を細胞頂点モデルに置き換えた混合モデルを、杉村氏（京都大）と共に構築した。
器官サイズの粘弾性に寄与する細胞モデルとして、Bubbly vertex モデルを構築した。これを基に、富樫氏（神戸大医）らと共にマウス嗅上皮組織のパターン形成の研究を行った。また、マウス歯牙（粘弾性体）の形成において変形を定量化する研究を辻氏（理研）らと行った。
学術論文を４編投稿し、期間内に３編出版した。

研究成果

• [雑誌論文] Coordination of cellular dynamics contributes to tooth epithelium deformations. (2016)
  • 著者名/発表者名: Morita, R., Kihara, M., Nakatsu, Y., Nomoto, Y., Ogawa, M., Ohashi, K., Mizuno, K., Tachikawa, T., Ishimoto, Y., Morishita, Y., and Tsuji, T.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 11 号: 9 ページ: 1-20
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0161336
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synergistic action of nectins and cadherins generates the mosaic cellular pattern of the olfactory epithelium. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sayaka Katsunuma, Hisao Honda, Tomoyasu Shinoda, Yukitaka Ishimoto, Takaki Miyata, Hiroshi Kiyonari, Takaya Abe, Ken-ichi Nibu, Yoshimi Takai, and Hideru Togashi.
  • 雑誌名: The Journal of Cell Biology 巻: 212 号: 5 ページ: 561-75
  • DOI: 10.1083/jcb.201509020
  • NAID: 120005766825
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Bubbly vertex dynamics: A dynamical and geometrical model for epithelial tissues with curved cell shapes (2014)
  • 著者名/発表者名: Yukitaka Ishimoto, Yoshihiro Morishita
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 90.052711 号: 5 ページ: 1-23
  • DOI: 10.1103/physreve.90.052711
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Simulations on biomaterials towards multiscale realization (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishimoto, Y.
  • 学会等名: 5th International Symposium of the Mathematics on Chromatin Live Dynamics in March, 2017
  • 発表場所: Higashi-Hiroshima Arts & Culture Hall Kurara, Japan
  • 年月日: 2017-03-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Bubbly vertex model for viscoelastic properties of epithelial tissues (2017)
  • 著者名/発表者名: 石本 志高
  • 学会等名: 日本機械学会バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 名古屋市, ウィンクあいち
  • 年月日: 2017-01-19
• [学会発表] Bubbly vertex dynamics for viscoelastic epithelial tissues (2016)
  • 著者名/発表者名: Ishimoto, Y.
  • 学会等名: 11th India-Japan Conference BICON-2016
  • 発表場所: Biyani University, India
  • 年月日: 2016-10-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 昆虫の翅外形多様性に関する翅形成力学モデル (2016)
  • 著者名/発表者名: 石本 志高, 杉村 薫
  • 学会等名: 研究会「理論と実験２０１６」
  • 発表場所: 東広島市, 広島大学
  • 年月日: 2016-10-07
• [学会発表] Bubbly Vertex Modelによる粘弾性組織力学 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石本 志高
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2016
  • 発表場所: 名古屋市, 名古屋工業大学
  • 年月日: 2016-09-26
• [学会発表] Bubbly vertex dynamics for viscoelastic epithelial tissues (2016)
  • 著者名/発表者名: Ishimoto, Y.
  • 学会等名: International Soft Matter 2016
  • 発表場所: Grenoble, France
  • 年月日: 2016-09-12
  • 国際学会
• [学会発表] 昆虫の翅外形多様性に関する翅形成力学モデル (2016)
  • 著者名/発表者名: 石本志高，杉村薫
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学泉キャンパス
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] A mechanical model for diversified wing margin shapes among insects (2016)
  • 著者名/発表者名: Yukitaka Ishimoto, Kaoru Sugimura
  • 学会等名: NIG International Symposium - Force、Information and Dynamics: X factors shaping living systems
  • 発表場所: Tokyo University and National Institute of Genetics, Japan
  • 年月日: 2016-01-09
  • 国際学会
• [学会発表] バイオマテリアルシミュレーション～染色体・生体膜・細胞シート～ (2016)
  • 著者名/発表者名: 石本 志高
  • 学会等名: 研究会「シミュレーションシンポジウム in Akita」
  • 発表場所: 由利本荘市, 秋田県立大学本荘キャンパス
• [学会発表] A mechanical model for diversified wing margin shapes among insects (2015)
  • 著者名/発表者名: 石本 志高
  • 学会等名: 第5回ソフトマター研究会
  • 発表場所: 東北大学理学部
  • 年月日: 2015-12-17
• [学会発表] Bubbly vertex modelによる粘弾性組織力学 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石本 志高
  • 学会等名: 日本実験力学会第10回機能性流体に関する公開研究会
  • 発表場所: 静岡大学浜松キャンパス
  • 年月日: 2015-12-04
  • 招待講演
• [学会発表] Bubbly vertex modelによる粘弾性組織力学 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石本 志高
  • 学会等名: 研究会「理論と実験」２０１５
  • 発表場所: 広島大学理学部
  • 年月日: 2015-10-08
• [学会発表] 多様な昆虫の翅外形を記述する力学モデル (2015)
  • 著者名/発表者名: 石本 志高
  • 学会等名: 第53回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] A mechanical model for diversified wing margin shapes among insects (2015)
  • 著者名/発表者名: Yukitaka Ishimoto
  • 学会等名: The 26th CDB meeting: Mechanistic Perspectives of Multicellular Organization
  • 発表場所: RIKEN Center for Developmental Biology, Kobe, Japan
  • 年月日: 2015-09-08
  • 国際学会
• [学会発表] Bubbly Vertex Dynamics and Fluctuations for Epithelial Tissues (2015)
  • 著者名/発表者名: Yukitaka Ishimoto
  • 学会等名: International Symposium on Fluctuation and Structure out of Equilibrium 2015
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2015-08-20
  • 国際学会
• [学会発表] ショウジョウバエの翅形成力学モデル (2015)
  • 著者名/発表者名: 石本志高、杉村薫、森下喜弘
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 東京都 早稲田大学早稲田キャンパス
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] ショウジョウバエの翅形成力学モデル - A mechanical model of Drosophila wing morphogenesis (2015)
  • 著者名/発表者名: 石本志高、杉村薫、森下喜弘
  • 学会等名: 第7回定量生物の会
  • 発表場所: 春日市 九州大学筑紫キャンパス
  • 年月日: 2015-01-11 – 2015-01-12
• [学会発表] Bubbly vertex dynamics: a dynamical and geometrical model for epithelial tissues with curved cell shapes (2014)
  • 著者名/発表者名: 石本志高、森下喜弘
  • 学会等名: 研究会「理論と実験」２０１４
  • 発表場所: 東広島市 広島大学理学部
  • 年月日: 2014-10-09 – 2014-10-10
• [学会発表] Bubbly vertex dynamics: a dynamical and geometrical model for epithelial tissues with curved cell shapes (2014)
  • 著者名/発表者名: 石本志高、森下喜弘
  • 学会等名: 第52回生物物理学会
  • 発表場所: 札幌市 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] Bubbly vertex dynamics: a dynamical and geometrical model for epithelial tissues with curved cell shapes (2014)
  • 著者名/発表者名: 石本志高、森下喜弘
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋の分科会
  • 発表場所: 春日井市 中部大学春日井キャンパス
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] Bubbly vertex dynamics: a dynamical and geometrical model for epithelial tissues with curved cell shapes (2014)
  • 著者名/発表者名: 石本志高、森下喜弘
  • 学会等名: FEBS-EMBO 2014
  • 発表場所: フランス
  • 年月日: 2014-08-30 – 2014-09-04
• [学会発表] Bubbly vertex dynamics: a dynamical and geometrical model for epithelial tissues with curved cell shapes (2014)
  • 著者名/発表者名: 石本志高、森下喜弘
  • 学会等名: SMB/JSMB 2014 （日米数理生物学会合同会議）
  • 発表場所: 大阪市 大阪国際会議場
  • 年月日: 2014-07-29 – 2014-08-01
• [備考] Yukitaka Ishimoto, Dr
  • URL: http://www2.yukawa.kyoto-u.ac.jp/~yukitaka.ishimoto/
• [備考] Research Gate: Yukitaka Ishimoto - Publications
  • URL: https://www.researchgate.net/profile/Yukitaka_Ishimoto/publications
• [備考] 秋田県立大学 研究者総覧
  • URL: http://www.akita-pu.ac.jp/stic/souran/scholar/detail.php?id=308
• [備考] Research Gate: Yukitaka Ishimoto -- Publications
  • URL: http://www.researchgate.net/profile/Yukitaka_Ishimoto/publications
• [備考] Research Gate: Yukitaka Ishimoto - Publications
  • URL: http://www.researchgate.net/profile/Yukitaka_Ishimoto/publications