細胞を用いたICTデバイスの開発に資する細胞塊ネットワーク構築技術の確立

本研究の目的は、細胞を用いたICTデバイスの開発に資する細胞塊ネットワーク構築技術を確立することである。細胞塊とは、細胞が元来もつ細胞接着能を利用して形成される細胞の三次元集合体である。細胞単体の信頼性は低く、細胞単体で高度な機能を実現することは難しい。しかし、細胞どうしが接着した細胞塊や、細胞塊どうしを相互接続した細胞塊ネットワークは、信頼性のある高度な機能を実現できる。例えば、いくつかの細胞塊が特定の分子信号を検出することで環境情報を収集し、別の細胞塊は収集された環境情報を集約したり、集約された情報にもとづき特定の薬剤を産生したりして、ネットワークを構成する細胞塊が必要な仕事を分担できる。本研究によって細胞塊ネットワーク構築技術を確立することにより、新しいICTデバイスの開発が可能になると考えられる。初年度となる2022年度には、予備的な細胞塊観察実験、細胞塊の数理モデルの構築、および、計算機実験を行った。予備的な細胞塊観察実験においては、HeLa細胞を用いて細胞塊を形成し、単一の細胞塊が成長したり収縮したりする過程や、複数の細胞塊が相互作用し、融合する過程をタイムラプスイメージングによって観察した。得られた結果を分析し、細胞塊の成長や収縮、細胞塊間の相互作用について理解を深めた。数理モデルの構築、および、計算機実験においては、単純な力学モデルを用いて、細胞塊が成長、収縮、融合する過程を計算機上に再現することを目指し、モデルパラメータの調整を行った。また、初年度に得られた成果を取りまとめ、国際会議 (BICT 2023)において発表した。

本研究の目的は、細胞を用いたICTデバイスの開発に資する細胞塊ネットワーク構築技術を確立することである。細胞塊とは、細胞が元来もつ細胞接着能を利用して形成される細胞の三次元集合体である。細胞単体の信頼性は低く、細胞単体で高度な機能を実現することは難しい。しかし、細胞どうしが接着した細胞塊や、細胞塊どうしを相互接続した細胞塊ネットワークは、信頼性のある高度な機能を実現できる。例えば、いくつかの細胞塊が特定の分子信号を検出することで環境情報を収集し、別の細胞塊は収集された環境情報を集約したり、集約された情報にもとづき特定の薬剤を産生したりして、ネットワークを構成する細胞塊が必要な仕事を分担できる。本研究によって細胞塊ネットワーク構築技術を確立することにより、新しいICTデバイスの開発が可能になると考えられる。初年度となる2022年度には、予備的な細胞塊観察実験、細胞塊の数理モデルの構築、および、計算機実験を行った。予備的な細胞塊観察実験においては、HeLa細胞を用いて細胞塊を形成し、単一の細胞塊が成長したり収縮したりする過程や、複数の細胞塊が相互作用し、融合する過程をタイムラプスイメージングによって観察した。得られた結果を分析し、細胞塊の成長や収縮、細胞塊間の相互作用について理解を深めた。数理モデルの構築、および、計算機実験においては、単純な力学モデルを用いて、細胞塊が成長、収縮、融合する過程を計算機上に再現することを目指し、モデルパラメータの調整を行った。また、初年度に得られた成果を取りまとめ、国際会議 (BICT 2023)において発表した。