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2023 年度 実施状況報告書

極性ダイナミクスから見た細胞集団の相と集団運動の統一描像の確立

研究課題

研究課題/領域番号 23K03342
研究機関広島大学

研究代表者

松下 勝義  広島大学, 統合生命科学研究科(理), 特任准教授 (60422440)

研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2026-03-31
キーワード細胞集団 / 集団運動 / 細胞極性
研究実績の概要

本年度は研究者異動のための研究設備移動と設置を行った. そしてその後予定していた通り, 計算機にslurmと旧singularity(現在はApptainer)の設置を行い環境フリーの研究協力者との共同利用計算システムの構成を行った. 同時に旧計算機システムの更新が必要となり必要なOSの更新と開発環境の再構成を行った. そしてコンテナによる現在のプログラムの移植作業を行い概ね過去の結果が再現できた.
この新たに構成したLinuxPCクラスタシステムを用いて事前に行っていた特定点での集団運動-ABPの遷移の予備計算をより精密にする研究を行った. 計算結果は予想していた状況とは大きく異なり, 予備計算で行った例が特殊で表面張力等の値によってジャミングが見られるABP極限のタイムスケールが数桁以上変わる場合があることが分かってきた. これからこの計算を行うために想定された緩和時間がはるかに長くなってしまうことが分かってきた. これは想定よりシミュレーション時間を多く必要とするということを意味し, その対応が今後必要となる.
さらに計画した通り極性効果による固液の変化, これは細胞性粘菌とニューロン的な状態遷移に対応する, による相と集団運動の相関の研究を並行して行った. その結果想定した相の違いによる集団運動自体は大きな差はないものの, 集団運動の安定性に大きな差があることが分かってきた. これは固体的な場合の方が集団運動を安定化するように回転対称性を破っているためだと現在考えている. この配位の対称性の破れの計算法の手法開発を進めこの仮説の正しさを検証する予定である.

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

本件研究計画で予定していた計算機システムの完成に持ち込めたこと, 並びに計画通りの集団運動-ABP間の運動状態の計算と, 相の違いによる集団運動の違いの解明に進んでいることで順調な進捗があったものと考えられる. この進捗に関しては研究計画段階の予想に沿ったものであり, 計画から大きな進展があったというわけではないため(2)とした.

今後の研究の推進方策

今後も集団運動-ABP間の相と集団運動を埋めることと, 相自体の表面張力や極性の影響を解明するための相図の確認を行っていく. 現状は液相側から固相に近づけた計算を行っていたが, 予備計算より長時間の緩和の計算が必要となることが分かってきた. 集団運動-ABPの遷移を系統的に調べる前に, いくつか的を絞ったパラメータで相による振る舞いの違いを整理する必要性がある. そこで今年度解明した結果を基に集団運動-ABP間のいくつかの極性のパラメータで固液層の総境界を調べ現象を理解する方針を取ることとする.

次年度使用額が生じた理由

研究者異動により追加の設備設置場所の確保が伸びている. 現状では次年度に調達可能となる予定である. 主システムがすでに稼働しているため, 調達した設備の追加は容易に行える.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Fluctuating Collective Cell Motion with Short-Range Order due to Contact Triggering2024

    • 著者名/発表者名
      Katsuyoshi Matsushita, Taiko Arakaki, Koichi Fujimoto
    • 雑誌名

      Proceedings of the Symposium on Traffic Flow and Self-driven Particles

      巻: 29 ページ: 41--44

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 細胞間相互作用の混合対称性と集団運動安定性2024

    • 著者名/発表者名
      松下勝義, 新垣大幸, 藤本仰一
    • 学会等名
      日本物理学会春季大会
  • [学会発表] 混合極性を持つ細胞の集団運動の安定性2024

    • 著者名/発表者名
      松下勝義, 新垣大幸, 藤本仰一
    • 学会等名
      Spring School for Theoretical Biology 2024
  • [学会発表] 低い感受性下での細胞間接触が誘発する細胞集団運動2023

    • 著者名/発表者名
      松下勝義, 新垣大幸, 藤本仰一
    • 学会等名
      第29回交通流・自己駆動粒子系シンポジウム
  • [学会発表] Contact-Triggered Motion and Collective Cell Migration2023

    • 著者名/発表者名
      Katsuyoshi Matsushita, Taiko Arakaki, Naoya Kamamoto, Maki Sudo, Koichi Fujimoto
    • 学会等名
      Statphys 28
    • 国際学会
  • [学会発表] 細胞性粘菌と神経細胞の集団運動模型2023

    • 著者名/発表者名
      松下勝義, 新垣大幸, 藤本仰一
    • 学会等名
      第13回細胞性粘菌学会例会
  • [学会発表] 細胞相互作用の対称性と集団運動2023

    • 著者名/発表者名
      松下勝義, 新垣大幸, 藤本仰一
    • 学会等名
      研究会「理論と実験」2023
  • [学会発表] 極性-極性及び極性-無極性相互作用が誘導する細胞の運動秩序形成2023

    • 著者名/発表者名
      松下勝義, 新垣大幸, 藤本仰一
    • 学会等名
      数理生物年会

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公開日: 2024-12-25  

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