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細胞分裂を伴う腫瘍成長の流体力学的シミュレーション

研究課題

研究課題/領域番号 26610131
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
研究機関京都大学

研究代表者

山本 量一  京都大学, 工学研究科, 教授 (10263401)

連携研究者 モリーナ ジョン  京都大学, 大学院工学研究科, 助教 (20727581)
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 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワードシミュレーション / アクティブマター / 細胞遊走 / 生体組織 / 細胞分裂 / 腫瘍
研究成果の概要

細胞をバネでつながった多数の粒子の集合体として表現し、基板上での細胞の形状変化と遊走運動を表現可能な力学モデルを構築した。具体的には、モータータンパク質であるミオシンが司る細胞の収縮と、接着分子が司る基板への接着とをモデルに組み込み、前者により形状変化を、後者により基板との相互作用を表現した。さらに、ミオシンやPIP3分子の時空間的な濃度変化を追跡するために、細胞膜上での興奮反応を導入した。これにより、分子の反応という分子スケールのダイナミクスから、形状変化と遊走運動という細胞スケールのダイナミクスへと階層をまたぐ、これまでにない非自明な力学モデルの構築に成功した。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件、 招待講演 6件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Simulations of model micro-swimmers with fully resolved hydrodynamics2017

    • 著者名/発表者名
      Norihiro Oyama, John J. Molina, and Ryoichi Yamamoto
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct numerical simulation of a single particle attachment on a stationary immersed bubble2016

    • 著者名/発表者名
      G. Lecrivain, R. Yamamoto, U. Hampel, and T. Taniguchi
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 28 号: 8 ページ: 083301-083301

    • DOI

      10.1063/1.4960627

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Synchronized molecular-dynamics simulation for the thermal lubrication of a polymeric liquid between parallel plates2016

    • 著者名/発表者名
      Shugo Yasuda and Ryoichi Yamamoto
    • 雑誌名

      Computers and Fluids

      巻: 124 ページ: 185-189

    • DOI

      10.1016/j.compfluid.2015.05.018

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rheological evaluation of colloidal dispersions using the smooth profile method: formulation and applications2016

    • 著者名/発表者名
      John J. Molina, Kotaro Otomura, Hayato Shiba, Hideki Kobayashi, Masaki Sano, and Ryoichi Yamamoto
    • 雑誌名

      J. Fluid Mech.

      巻: 792 ページ: 590-619

    • DOI

      10.1017/jfm.2016.78

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Purely hydrodynamic origin for swarming of swimming particles2016

    • 著者名/発表者名
      Norihiro Oyama, John Jairo Molina, and Ryoichi Yamamoto
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E

      巻: 93 号: 4

    • DOI

      10.1103/physreve.93.043114

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic polarization of a charged colloid in an oscillating electric field2015

    • 著者名/発表者名
      Chunyu Shih, John J. Molina, and Ryoichi Yamamoto
    • 雑誌名

      Molec. Phys.

      巻: 113 号: 17-18 ページ: 2511-2522

    • DOI

      10.1080/00268976.2015.1059510

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synchronized molecular dynamics simulation via macroscopic heat and momentum transfer: an application to polymer lubrication2014

    • 著者名/発表者名
      Shugo Yasuda and Ryoichi Yamamoto
    • 雑誌名

      Phys. Rev. X

      巻: 4

    • NAID

      120005555514

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Collective Motion of Cells Crawling on a Substrate2016

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Yamamoto
    • 学会等名
      The 4th International Conference on Molecular Simulation (ICMS2016)
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      2016-10-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 自発的に運動する細胞集団の物理学的モデリング2016

    • 著者名/発表者名
      山本量一
    • 学会等名
      基生研研究会「物理学は生物現象の謎を解けるか」
    • 発表場所
      岡崎市
    • 年月日
      2016-01-05
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The emergence of collective motion: from glass to biological systems2016

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Yamamoto
    • 学会等名
      CerSJ-GOMD Joint Symposium on Glass Science and Technologies
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Collective motion of active swimming particles analogous to acoustic wave propagation2015

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Yamamoto
    • 学会等名
      Pacifichem2015
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Emergence of collective dynamics in active biological systems2015

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Yamamoto
    • 学会等名
      26th CDB Meeting "Mechanistic Perspectives of Multicellular Organization"
    • 発表場所
      Kobe, Japan
    • 年月日
      2015-09-08
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simulating Particles Moving through Fluids2015

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Yamamoto
    • 学会等名
      Physics of Structural and Dynamical Hierarchy in Soft Matter
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-18
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] DNS of colloidal dispersions using the smoothed profile method: formulation and applications2015

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Yamamoto
    • 学会等名
      High Performance and Parallel Computing for Materials Defects and Multiphase Flows
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2015-03-02 – 2015-03-06
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Direct Numerical Simulations (DNS) of Swimming Particles2014

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Yamamoto
    • 学会等名
      International symposium and workshop on Computational condensed matter: advances and challenges (CompMat2014)
    • 発表場所
      Whitehaven, UK
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-09
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] 化学工学会2017

    • 著者名/発表者名
      山本量一、大山倫弘、John J. Molina、Simon K. Schnyder
    • 出版者
      ソフトマターのモデリング:非平衡系・生物系への挑戦
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] Chapter 8 of "Computer Simulation of Polymeric Materials: Applications of the OCTA System"2016

    • 著者名/発表者名
      John. J. Molina, Ryoichi Yamamoto
    • 総ページ数
      18
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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