細胞内信号伝達経路の数理モデリング

2020 年度 実績報告書

• 研究領域: 数理解析に基づく生体シグナル伝達システムの統合的理解
• 研究課題/領域番号: 16H06576
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 鈴木 貴 大阪大学, 数理・データ科学教育研究センター, 特任教授(常勤) (40114516)
• 研究期間 (年度): 2016-06-30 – 2021-03-31
• キーワード: 数理腫瘍学 / NF-κB経路 / リン酸化 / 力学系理論 / 薬剤耐性 / ゲフィチニブ / MET / 次元解析

研究実績の概要

ダウン症因子シグナルであるNFAT経路についてDSCR-1によるフィードバック制御に着目して数理モデルを作成した. NF-κB古典経路と逆に脱リン酸化による核内移行と転写の強化を取り入れた新規モデルを構築し、実験データと一致する遺伝子発現の振動を見出した. 次いでNFAT1とNFAT4において核移行が異なるタイミングで起こることに注目し、パラメータの感度分析を行って、NFAT1に対する新規経路の存在を示唆するシミュレーション結果を得た.
浸潤初期過程で現出する細胞変形について、MMP濃度を組み込んだレベルセットモデルを構築し、境界付近での解の近似に関する数値解析を行ってシミュレーション法を改善した.
血管新生について、フェーズフィールド、浸潤、走化性のポテンシャル、揺らぎ等の要因を抽出して、セルオートマトンと偏微分方程式によるハイブリッドモデルを構築してシミュレーションを行い、薬剤の投入についての個別最適治療戦略への基盤を構築した.
NF-κB非古典経路について既存パスによるモデルによるシミュレーションでは実験で観測される3種類の減衰振動パターンが再現できないことを確認し、まずノックアウトモデルについて未知の経路を仮定することで、経常的に遺伝子発現の振動が再現されるという実験データと合致する結果を得た. 次にフルモデルを構築し保存量の変動によって3種類の減衰振動パターンが再現されることを示し、生命現象の層別化への足掛かりを得た.

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] レンヌ師範大学(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: レンヌ師範大学
• [国際共同研究] Univerisity of Chester(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: Univerisity of Chester
• [国際共同研究] マレーシア工科大学(マレーシア)
  • 国名: マレーシア
  • 外国機関名: マレーシア工科大学
• [国際共同研究] グラーツ工科大学(オーストリア)
  • 国名: オーストリア
  • 外国機関名: グラーツ工科大学
• [雑誌論文] Multicellular model of angiogenesis (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa Takashi、Tasaki Sohei、Nakai Kiyohiko、Suzuki Takashi
  • 雑誌名: AIMS Bioengineering 巻: 9 ページ: 44～60
  • DOI: 10.3934/bioeng.2022004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Expression of Cancer Stem Cell Markers EpCAM and CD90 Is Correlated with Anti- and Pro-Oncogenic EphA2 Signaling in Hepatocellular Carcinoma (2021)
  • 著者名/発表者名: Asakura Nobuhiko、Nakamura Naotoshi、Muroi Atsushi、Nojima Yosui、Yamashita Taro、Kaneko Shuichi、Ikeda Kazuki、Koshikawa Naohiko、Suzuki Takashi
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 22 ページ: 8652～8652
  • DOI: 10.3390/ijms22168652
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] NFAT indicates nucleocytoplasmic damped oscillation via its feedback modulator (2021)
  • 著者名/発表者名: Muramatsu Masashi、Ito Takeshi、Shimoji Hokuto、Komiya Miko、Miyamura Yuri、Nishiyama Koichi、Suzuki Takashi、Minami Takashi
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 571 ページ: 201～209
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2021.07.072
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Level set method for free boundary of invasive cancer cell using different functions of matrix metalloproteinases (2021)
  • 著者名/発表者名: Yaacob Noorehan、Shafie Sharidan、Suzuki Takashi、Admon Mohd Ariff
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 1988 ページ: 012020～012020
  • DOI: 10.1088/1742-6596/1988/1/012020
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 細胞の生き死にを決定するアナログ・デジタル変換システムの解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 森泉 寿士、中村 貴紀、曺 永旻、河西 通、武田 洋幸、鈴木 貴、武川 睦寛
  • 学会等名: 日本細胞生物学会 第73回日本細胞生物学会大会
• [学会発表] 数理解析手法を駆使した「中心体複製開始機構とその破綻によって惹 起される発癌機構」の解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 中村 貴紀、渡海 紀子、中澤 崇、森 竜樹、鈴木 貴、武川 睦寛
  • 学会等名: 第80回日本癌学会学術総会
• [学会発表] がん幹細胞マーカーによる肝細胞がんの分類と EphA2 シグナル伝達 (2021)
  • 著者名/発表者名: 朝倉 暢彦、室井 敦、中村 直俊、野島 陽水 、越川 直彦、鈴木 貴
  • 学会等名: 第80回日本癌学会学術総会
• [学会発表] EphA2 および EGFR を介した肝細胞がん進展の数理モデリング (2021)
  • 著者名/発表者名: 中村 直俊、室井 敦、朝倉 暢彦 、鈴木 貴、越川 直彦
  • 学会等名: 第80回日本癌学会学術総会
• [図書] Applied Analysis - Mathematics for Science, Technology, Engineering, third edition (2022)
  • 著者名/発表者名: Takashi Suzuki
  • 総ページ数: 688
  • 出版者: World Scientific Publishing Company
  • ISBN: 978-9811257353
• [図書] Methods of Mathematical Oncology, Fusion of Mathematics and Biology, Osaka, Japan, October 26-28, 2020 (2021)
  • 著者名/発表者名: Takashi Suzuki (編集), Clair Poignard (編集), Mark Chaplain (編集), Vito Quaranta (編集)
  • 総ページ数: 320
  • 出版者: Springer
  • ISBN: 978-9811648656
• [備考] 大阪大学大学院 基礎工学研究科システム創成専攻 数理科学領域 鈴木貴研究室
  • URL: http://www-mmds.sigmath.es.osaka-u.ac.jp/faculty/personal/suzuki/