2017 年度実施状況報告書

糖尿病コントロールのための膵臓の階層数理モデル構築とそのシミュレーション

研究課題

研究課題/領域番号	15K00396
研究機関	千葉大学
研究代表者	真原仁千葉大学, 医学部附属病院, 特任助教 (00589830)
研究分担者	藤田伸輔千葉大学, 予防医学センター, 教授 (20268551) 雨宮隆横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 教授 (60344149) 櫻井建成山口芸術短期大学, 芸術表現学科, 准教授 (60353322)
研究期間 (年度)	2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード	インスリン / 糖尿病 / フィードバック
研究実績の概要	前年度は、細胞集団の振る舞いの数値計算をおこなった。そこで、細胞集団の大域的な振る舞いが、インスリンの分泌によりどのように変化してゆくかが次のテーマになった。しかしながらこの数理モデルは、インスリンの分泌に関する項が入っていない。そこで、インスリン分泌の項をいれる作業をおこなってきた。最終的には、インスリンの分泌により全身のグルコース濃度が変化する項を入れた。この項は、インスリン分泌が起こることにより、肝臓や脂肪などがグルコースをとりいれる効果があるということを一つのパラメータとしてまとめてしまいベータ細胞に取り入れられるグルコースの量が変化するというものである。以前のモデルでは、ベータ細胞に流入するグルコースの量も一定であったので、食事をした場合などのイレギュラーな環境の変化に対応するモデルではなかった。このモデルにより、食事によりインスリン分泌が起こり血中グルコースの値が落ち着くまでの長期的な振る舞いの数値計算が可能になってゆくものと考えられる。これにより、短い時間のベータ細胞や細胞集団の振る舞いの安定性だけ、食事や投薬によるグルコース濃度の変化に対応できる数理モデルの構築の可能性が出てきた。この数理モデルは、ベータ細胞と全身の関係という当初の目的である階層性を考慮した数理モデルに一歩前進したといえる。残念ながら、この数理モデルを構築した時点で年度が終了してしまい、シミュレーションの結果をまとめるには至らなかった。このモデルをさらに発展するために、ベータ細胞の死滅のメカニズムについて論文調査を行っている。
現在までの達成度 (区分)	現在までの達成度 (区分) 4: 遅れている理由前年の研究によって得られた、細胞集団の振る舞いの結果を受け、本来の研究であるベータ細胞の死滅によるベータ細胞死滅の効果を数理モデルに入れるための議論を共同研究者と重ねてきた。この議論が、思うように進まなかったことが原因である。
今後の研究の推進方策	ベータ細胞がアポトーシスなどによって死滅するメカニズムが実験の論文によりわかってきているので、そのメカニズムをこれまで行ってきたモデルに取り入れる。年度当初は、この死滅のメカニズムに関して論文の精査作業を行う。この後、この死滅メカニズムを数理モデルに取り入れてゆく。ただし、この数理モデルを直接計算しベータ細胞を疲弊させずなるべく膵臓が長持ちするような投薬頻度のヒントになるような結果を得るためには、長期的な計算時間が必要と考えられる。そこで、このモデルを時間的に短縮した数理モデルを構築することが可能かどうかを精査してゆく。
次年度使用額が生じた理由	本年度は、共同研究者が異動したこともあり数理モデルの構築で終わってしまった。発表の機会もなく、十分な議論が共同研究者間でなされていないため次年度に繰り越した。次年度は、月に一度を目安に共同研究者を招聘し、シミュレーションの議論を行うことととした。このための旅費として残額を使用する予定である。