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細胞間相互作用による細胞ダイバーシティー形成機構の解明と疾患治療への応用

研究分担者
田﨑 創平
北海道大学 大学院理学研究院 数学部門 准教授
http://ashbi.kyoto-u.ac.jp/
https://sites.google.com/view/hiraoka-lab

研究概要

多様な細胞タイプが形成する秩序ある細胞ダイバーシティーは、その細胞社会の頑健性の骨子である。これまでに、多様な細胞タイプをもつ枯草菌の形成するバイオフィルムや、ニワトリ初期胚における中胚葉細胞の自己組織された集団移動などを対象に、実験・計測(データ取得)、データ解析、数理モデリングおよび数値計算・データ同化をマルチレベルに連動させる研究アプローチをとってきた。なかでも、データ解析は遺伝子レベル、細胞レベルからミクロ・マクロレベルまで、マルチレベルな統計的解析と、パーシステントホモロジーなどの位相的データ解析手法によるマルチスケールな定量解析を組み合わせている。数理モデルもマルチレベル・マルチ細胞タイプなシステム構築を行なっている。細胞タイプや環境応答の制御を行う遺伝子ネットワークと、それを載せる細胞群動力学の数理モデルを開発している。巨視的な環境の場の数理モデルとの組み合わせが可能であり、広範な環境条件下での細胞集団の自己組織化機構を理解し、再現するのに極めて有効である。本研究ではさらにこれらの統合を考えている。すなわち、データ同化の手法のように、マルチレベル・マルチ細胞タイプな数理モデルと実験データを融合していくが、そこではマルチスケールなデータ解析により誘導される対象の生命系に特化した統計フィルターを開発して用いる。これにより、数理モデルの自動生成・自動修正、実験データの自動解析、そして細胞ダイバーシティーの定量と細胞集団としての機能の自動推定を行うシステムを確立する。汎用的な自動化解析システムを構築することで、細胞ダイバーシティーの形成と崩壊、当該生命システムにおける役割などに関して、共通原理の解明を目指す。

参考文献

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