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2020 年度 実績報告書

シンギュラリティ細胞が率いる集団を表現する機械論的モデルの構成

公募研究

研究領域シンギュラリティ生物学
研究課題/領域番号 19H05424
研究機関広島大学

研究代表者

冨樫 祐一  広島大学, 統合生命科学研究科(理), 准教授 (50456919)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワード生物物理学 / 計算力学 / 細胞集団 / 群衆 / 力学特性 / 特異点 / 数理モデル化 / シミュレーション
研究実績の概要

本研究では、シンギュラリティ細胞が何によって生じ、集団にどのような影響をもたらすのか、その可能性を理論的な観点から検討し明らかにすることを目的としている。特に、細胞と環境、あるいは細胞同士での力学的な相互作用に注目した。
前年度に、分子機械が構造変化を介して干渉し合う系のモデル(以前の研究で構築)を細胞集団のモデルに拡張し、細胞ごとの力学的特性の違いを導入してその影響を検討した。今年度も引き続き、異なる形式の相互作用や力学特性をモデルに導入して変化を比較検討した。振舞いが予想以上に多様であり、明確な結論を示すには至っていないが、現時点までの成果を学会等で報告した。関連して、群れの数理モデルに特異な個体を導入した場合の振舞いや、以前の分子機械集団のモデル(応用として細胞核内構造など)へのフィードバックも検討した。
また、前年度に引き続き、公募A03班の昆 俊亮氏と連携して、上皮組織においてガン細胞が排除される現象の背後にある力学的メカニズムについて、数理モデルによる検討を進めた(領域内共同研究)。今年度は、セルバーテックスモデルを用いた検討を進め、力学特性が異常な細胞が引き起こす動態変化を解析した。一般に、外見上で異常な振舞いが生ずる箇所と異常な細胞とは必ずしも一致しない。これに対して、振舞いから異常な細胞を特定することは可能か、検討を進めている。また、セルバーテックスモデルでは細胞の配置の変化は表現できても、排除過程そのものは表現できないため、モデルの拡張を進めている。これらは今後の課題である。

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。

備考

アウトリーチ活動の一環として下記の講演を行った。
冨樫祐一,「少数性生物学」と「シンギュラリティ」をめぐって,第1回蓼桐会炉端コロキウム(2020年12月12日・オンライン)

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件) 備考 (2件)

  • [学会発表] シンギュラリティ細胞が率いる集団のモデル化と力学的応答の解析2021

    • 著者名/発表者名
      冨樫祐一、西本翔太
    • 学会等名
      新学術領域「シンギュラリティ生物学」第4回領域会議
  • [学会発表] Mechanical interference and control in micromachine crowds: towards modeling of cells of singularity2021

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Togashi
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021, Symposium “Trans-scale Biochemical Analysis of Rare Events in Living Systems: Singularity Biology”
    • 国際学会
  • [学会発表] 生化学反応の数理~分子の状態・形・数の問題2020

    • 著者名/発表者名
      冨樫祐一
    • 学会等名
      非平衡オンライン若手の会2020 第3回セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子の状態と形態を考慮したクロマチン構造の統合的モデリングを目指して2020

    • 著者名/発表者名
      冨樫祐一
    • 学会等名
      第58回日本生物物理学会年会 シンポジウム「核酸が拓く新・生物物理研究」
    • 招待講演
  • [学会発表] Toward Multiscale Modeling of Chromosomes in the Cell Nucleus2020

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Togashi
    • 学会等名
      Global Meet on Computational Modeling and Simulation: Recent Innovations, Challenges & Perspectives
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Small-Number Issues in Biological Systems2020

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Togashi
    • 学会等名
      Online Talk, Department of Mathematics, Birla Institute of Technology and Science, Pilani
    • 招待講演
  • [備考] 個人Webサイト(冨樫)

    • URL

      https://www.togashi.tv/lab/

  • [備考] 新学術領域「シンギュラリティ生物学」

    • URL

      https://singularity-bio.jp/

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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