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リアルタイムイメージングから構築するがん細胞動態の高精度予測モデル

基于实时成像构建的癌细胞动力学高精度预测模型

基本信息

批准号：
19K12207
负责人：
小田切健太
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Senshu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題は、実験で得られたがん細胞動態の計測データを利用して、高精度予測が可能な細胞集団動態の数理モデル構築が目標である。そのために、実験による細胞動態のデータ計測、細胞動態の数理モデル構築、実験データを利用した数理モデルのパラメータ推定の3段階の研究を組み合わせて、研究を効率的に進めている。当該年度では、既に当研究で構築している数理モデルの修正とパラメータ推定のための研究を主として進めていった。数理モデルについては、これまでの研究で構築した創傷治癒過程を記述する数理モデルを基にして、圧刺激により血管状（ネットワーク状）構造を自発的に形成する血管上皮細胞の細胞動態を想定した数理モデルの構築を進めていった。細胞間接着の強度や細胞の形状（アスペクト比）に関するパラメータを変化させることで、細胞集団が長時間に渡って血管状構造を維持するような結果が得られた。また、圧刺激の効果を明示的に加えたモデルへの拡張も進めていたが、実装には至らなかったパラメータ推定に関しては、昨年度に引き続き創傷治癒過程の数理モデルによる数値計算結果から得られた時系列データを用いて、ディープラーニングによる特徴的な細胞ダイナミクスの抽出を進めていった。しかし、特徴的な時間変化を示すいくつかの自由度と数理モデルにおけるパラメータの対応について、パラメータ推定につながるレベルでの十分な理解を深めていくことはできなかった。

The purpose of this study is to make use of the measurement of cell dynamics and to predict the mathematical structure of cell population dynamics with high accuracy. 3-stage research on cell dynamics measurement, mathematical model construction, and utilization of cell dynamics estimation When the year is over, it is necessary to construct a mathematical model to correct the estimation of the data. Mathematical modeling of vascular epithelial cell dynamics in the formation of vascular structures and self-generated structures The strength of cell adhesion and the shape of cells are related to the change of cell mass and the maintenance of vascular structure for a long time The results of numerical calculation of the wound healing process in the past year show that the time series is used to extract the characteristics of the cells. The degree of freedom and mathematical model of time variation of characteristics are displayed in the middle of the spectrum, and the degree of freedom and mathematical model of time variation of characteristics are displayed in the middle of the spectrum.