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2023 年度 実施状況報告書

細胞を用いたICTデバイスの開発に資する細胞塊ネットワーク構築技術の確立

研究課題

研究課題/領域番号 22K19780
研究機関大阪公立大学

研究代表者

中野 賢  大阪公立大学, 大学院情報学研究科, 教授 (70571173)

研究分担者 小林 昇平  国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所神戸フロンティア研究センター, 室長 (40425765)
研究期間 (年度) 2022-06-30 – 2025-03-31
キーワード情報ネットワーク / 細胞塊 / 細胞ICT
研究実績の概要

本研究の目的は、細胞を用いたICTデバイスの開発に資する細胞塊ネットワーク構築技術を確立することである。細胞塊とは、細胞が元来もつ細胞接着能を利用して形成される細胞の三次元集合体である。細胞単体の信頼性は低く、細胞単体で高度な機能を実現することは難しい。しかし、細胞どうしが接着した細胞塊や、細胞塊どうしを相互接続した細胞塊ネットワークは、信頼性のある高度な機能を実現できる。例えば、いくつかの細胞塊が特定の分子信号を検出することで環境情報を収集し、別の細胞塊は収集された環境情報を集約したり、集約された情報にもとづき特定の薬剤を産生したりして、ネットワークを構成する細胞塊が必要な仕事を分担できる。本研究によって細胞塊ネットワーク構築技術を確立することにより、新しいICTデバイスの開発が可能になると考えられる。

2023年度には、前年度に実施した予備的な細胞観察実験において得られた結果を再現できるシミュレーションモデルを構築することを目指した。具体的には、細胞や組織の形状や形状変化のシミュレーションに用いられるセルラーポッツモデルを拡張し、細胞が方向性をもって移動する仕組みを実装した。構築したシミュレーションモデルに基づくシミュレーション実験を行い、細胞観察実験の結果の一部(細胞塊の枝となる細胞が方向性をもって移動する現象)を再現できることを確認した。得られた成果を取りまとめ、国内会議や国際会議 (IEEE ICEIB 2024)において発表した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

予備的な細胞実験の結果の一部を計算機上で再現することに成功した。また、得られた成果を国際会議で発表できた。

今後の研究の推進方策

引き続き、細胞生物実験および計算機実験を進める。細胞生物実験においては、細胞の初期密度、培養温度・時間等の条件が形成される細胞塊の特性に与える影響を分析し、所望の特 性をもつ細胞塊を形成できるようにする。 計算機実験においては、開発した数理モデルによって、単一の細胞塊が成長する過程や、複数の細胞塊が相互作用する過程を再現できるか検証する。

次年度使用額が生じた理由

実験に使用する機器の選定に時間を要し、予定していた実験の一部を実施できなかった。実験に必要な試薬等を全て購入しておらず次年度使用額が生じた。
次年度使用予定額および今年度の請求額は、実験研究に必要な試薬および消耗品の購入、学会発表のための旅費などに使用する。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Modelling Cell Cluster Growth Using the Cellular Potts Model2024

    • 著者名/発表者名
      R. Tada, T. Nakano, T. Suda
    • 雑誌名

      2024 IEEE 4th International Conference on Electronic Communications, Internet of Things and Big Data (ICEIB 2024)

      巻: 0 ページ: 0

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cell Clusters and Their Networks for Emerging Applications2024

    • 著者名/発表者名
      T. Nakano and T. Suda
    • 雑誌名

      Lecture Notes of the Institute for Computer Sciences, Social Informatics and Telecommunications Engineering

      巻: 557 ページ: 90,97

    • DOI

      10.1007/978-3-031-55976-1_9

    • 査読あり
  • [学会発表] Wet-laboratory Experiments and Computer Simulation of Interacting Cell Spheroids2023

    • 著者名/発表者名
      K. Matsushita, T. Nakano, K. Takako and S. Kobayashi
    • 学会等名
      14th EAI International Conference on Bio-inspired Information and Communications Technologies (BICT 2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] Cellular Potts Model を用いた成長する細胞塊のコンピュータシミュレーション2023

    • 著者名/発表者名
      多田 澪、中野 賢
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会

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公開日: 2024-12-25  

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