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2022 年度 実績報告書

非細胞素材を操作する職人細胞の形態力学モデル

公募研究

研究領域素材によって変わる、『体』の建築工法
研究課題/領域番号 21H05781
研究機関横浜市立大学

研究代表者

立川 正志  横浜市立大学, 理学部, 准教授 (30556882)

研究期間 (年度) 2021-09-10 – 2023-03-31
キーワード生物物理
研究実績の概要

魚のヒレ骨の発生において、コラーゲンからなる細胞外針状素材(アクチノトリキア)を把持・整列させる間葉系細胞の力学モデルを構築し、シミュレーションを行った。細胞の形態をポリゴン膜で表現したモデルシステムを採用し、剛体棒であるアクチノトリキア細胞に相互作用を定めるポテンシャルエネルギーを導入して、モンテカルロシミュレーターを構築した。
この膜シミュレーターを用いて、どのような物理条件において細胞が針状素材を制御しうるか系統的に調査した。結果、細胞が基質および針に接着する力が重要で、その力の比が適切な範囲にあるとき、細胞は複数の針を整列させることを示した。また、膜と針とが均質に接着するモデルに比べ、膜上に針との接着を媒介する分子の分布を導入したモデルは、よりロバストな振舞を示し、広いパラメタ範囲や物理条件で針状素材を整列させることを示した。特に、In Vitroでの細胞とアクチノトリキアの動態を再現するためには、分子分布を導入したモデルが適切であることが分かった。さらに、実際の細胞における力学との比較法の検討を行った。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2022

すべて 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件)

  • [学会発表] 生体膜の力学から オルガネラの形を理解する2022

    • 著者名/発表者名
      立川正志
    • 学会等名
      第34回バイオエンジニアリング講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] Physical modeling for the self-organization of the Golgi apparatus morphology.2022

    • 著者名/発表者名
      Masashi Tachikawa
    • 学会等名
      World Congress of Biomechanics 2022
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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