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Active matter physics on pattern formation and its function of cytoskeleton and cells

活性物质物理学关于细胞骨架和细胞的模式形成及其功能

基本信息

批准号：
22K14017
负责人：
多羅間充輔
金额：
$ 3万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

アクティブマターはその運動能ゆえにさまざまなパターンを形成し、その自己組織化構造は高次機能の発現プラットフォームとなる。アクティブマターの具体例は、多くの場合精確な制御が可能となる非平衡条件下に置かれたコロイド粒子や液滴などを用いて実現した物理的、化学的、または工学的な人工系の他に、制御の点では劣るものの神秘的であり多くの研究者を魅了してやまない数多の生命現象に見出される。自己組織化構造の機能発現は生命現象において重要な役割を担う。ミクロな生体分子である細胞骨格は細胞スケールの高次構造を自己組織化し、力学機能を発現する。また、細胞は、自身を構成するこれらの細胞骨格構造の力学機能を制御することで、マクロな運動を実現する。さらに、細胞間で運動や細胞骨格構造が協調し、より大きなスケールの生体組織の発生が正確に行われるなど、複雑な生命機能が発現する。本研究では、特に次のふたつのアプローチにより、アクティブマター物理学の視点から、生命現象の背後に潜む普遍原理と、細胞骨格ー細胞ー生体組織のスケールを縦断する生体ダイナミクスの階層構造を探求する。本年度は各の項目について、それぞれこれまでの研究成果を論文にまとめ、学術雑誌に発表することができた。項目１：細胞骨格が自己組織化する高次構造の形成原理とその力学機能発現メカニズムを解明する。項目２：細胞が互いと相互作用しながら集団で運動するときに形成する動的構造の発現原理を、細胞の力学モデルを発展させて明らかにする。

The movement of the body is not only the formation of the body, but also the development of the high-level function. In many cases, precise control is possible under non-equilibrium conditions, and many biological phenomena are discovered in physical, chemical, and engineering systems. Self-organizing structure functions are important for the development of life phenomena. The high-order structure of the cellular skeleton is self-organized and the mechanical function is developed. The mechanical function of the cellular structure is controlled by the cellular structure itself. In addition, the intercellular movement and cellular bone structure are coordinated, and the development of large and small biological tissues is carried out correctly, so that the life function can be realized. This research explores the special aspects of physiology, the perspective of physics, the general principles underlying life phenomena, and the hierarchical structure of biological equipment that breaks down the skeleton of cells and tissues. This year's research results for each project are presented in the form of papers and academic journals. Item 1: Explanation of the formation principle and mechanical function development of high-order structure of cellular skeleton self-organization. Item 2: The interaction between cells and the formation of dynamic structures, the development of cellular dynamics and the development of cellular dynamics