2019 Fiscal Year Research-status Report
Development of a taxis model of cells: application for medicine and evolutionary biology
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17KK0080
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
石川 拓司 東北大学, 工学研究科, 教授 (20313728)
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| Project Period (FY) |
2018 – 2020
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| Keywords | バイオテクノロジー / 微生物 / モデル化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、２０１９年４月から２０１９年９月までの半年間、イギリスのケンブリッジ大学・応用数学理論物理学科のGoldstein研究室に滞在した。Goldstein研究室では、基課題「微生物バイオメカニクスの深化」を加速させるため、細胞の走性を数理モデル化の研究を行った。細胞の走化性モデルと走流性モデルの数理モデルの開発に取り組み、滞在中に微細藻類の走化性のメカニズムを解明した（Maleprade, et al., Phys. Rev. E, 2020）。この研究では、Goniumが光に対面する鞭毛の運動を短時間停止することにより、光の方向へと方向転換していることを明らかにした。この成果は、世界最先端の実験と理論、数値シミュレーションが有機的に融合することで初めて生まれるものであり、本研究費のサポートが無ければ実現しなかった。
また、受入れ教員のGoldstein教授のみならず、同じ学科のPedley教授やLauga教授との共同研究を実施した。Pedley教授とは、微生物の濃厚懸濁液のレオロジー解析を行った。ストークス動力学法を用いて微生物の多体干渉の解析を行い、懸濁液のshear-thickening特性や、法線応力差を明らかにした（Pedley et al., Ann. Meeting APS-DFD, 2019）。Lauga教授とは、アクティブ流体の数理モデル化の研究を推進している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
2019年度は、特筆すべき研究成果として、Goldstein研究室と共同で微細藻類のGoniumの走光性現象を解明したことである(Maleprade, et al., Phys. Rev. E, 2020)。この研究では、Goniumが光に対面する鞭毛の運動を短時間停止することにより、光の方向へと方向転換していることを明らかにした。この成果は、世界最先端の実験と理論、数値シミュレーションが有機的に融合することで初めて生まれるものであり、当初の予定よりも早く成果が結実した。また、Peldey教授との共同研究も順調に成果を上げており（Pedley et al., Ann. Meeting APS-DFD, 2019）、当初の計画以上に研究が進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、Goldstein研究室との共同研究を引き続き実施し、研究対象をカイメンの細胞連携や摂食機能などにも拡張していく。また、Pedley教授との共同研究である「微生物の濃厚懸濁液のレオロジー解析」をまとめ、論文化する。さらに、Lauga教授との共同研究であるアクティブ流体の研究を継続する。
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Research Products
(4 results)
