細胞の能動的な運動に関わる力学と生化学の連成メカニズムの解明

阐明参与主动细胞运动的力学和生物化学的耦合机制

• 批准号: 16J11479
• 负责人: 武石 直樹
• 金额: $ 2.08万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J11479/
• 关键词: 浸潤; 転移; 接着; がん細胞; 白血球; 計算バイオメカニクス; 医工学; 計算科学

本研究では，白血球の免疫応答やがん細胞の転移に共通して見られる組織内への浸潤現象がどのような力学的条件の下で成立するのかを明らかにする．本年度は，浸潤現象の数理モデル化の第一ステップとして，最新の実験力学に基づき基盤平面での細胞接着を数理モデル化し，浸潤をはじめとする細胞の能動的な運動を統一的に力学解析するためのプラットフォームの構築を行った．数理モデル化では，分子スケールのアクチン重合・脱重合を細胞スケールの膜の力学にボトムアップ的に導入することによって，連続体力学に基づく新たな細胞膜モデルの構築に成功した．構築した数理モデルを用いたシミュレーションでは，最先端の高速計算技術であるGPU計算を用い，インテグリンに代表される膜貫通型接着タンパクによって細胞膜が基盤平面上に伸展する様子を再現することに成功した．現在，in vitro実験で得られた細胞膜の特性に関する知見を基に，数理モデルの改良に取り組んでいる．既に高速計算手法の確立に成功しているため，今後，改良された数理モデルと実験データを比較することによって，モデル化の妥当性を検証する予定でいる．また，本研究に先立って取り組んでいた毛細血管内における細胞接着の研究は，本年度，1本の雑誌論文としてまとめ，これを米国の生理学系の雑誌にて発表した．さらに，本課題の関連研究として，微小循環系の微小粒子の流動に関する研究もまとめ，現在，同様の雑誌に投稿中である．本年度新たに開始した研究の基盤構築と，先行で取り組んでいた研究を2報投稿することができたことは，当初の期待以上に研究の進展を達成できたと考えている．

In this study, the immune response of white blood cells and the movement of immune cells in the tissue are shared. The infiltration phenomenon is established under the conditions of mechanics. This year, the first mathematical analysis of the infiltration phenomenon, the latest mathematical analysis of the base plate plane, and the mathematical analysis of the base plate planeデル化し, infiltration of をはじめとする cells' active な movement を unified に mechanical analysis するためのプラットフォームのconstruction を行った. Mathematics and chemistry, molecular structure, overlapping and decoupling, cell structure, membrane mechanics, and mechanicsアップ's にすることによって, even the body mechanics にづくnew たなcell membrane モデルのconstruction was successful した. We use the latest high-speed computing technology to build a mathematical system using GPU computing technology, and we use it to build a high-speed computing system. Rinko represents the membrane-penetrating type, and the タンパクによって cell membrane is stretched on the base plate plane, and the する様子を reproduces the することに successfully. Now, the properties of the cell membrane have been obtained in vitro, and the knowledge of the properties of the cell membrane has been improved, and the improvement of the mathematical theory has been improved. The high-speed calculation method has been successfully established, and in the future, we will improve the mathematical methods.実験データをComparison することによって, モデル化のappropriateness を検证する下注でいる. In this study, we first established a study on the adhesion of cells in capillaries from a group of cells. In the year, 1 book of の雑志 published by the Department of Physiology of the United States is published.さらに, research related to this topic, として, research on the flow of microscopic particles in the microcirculation system, もまとめ, currently, the same author as 様の雑志に is submitting. This year's new project has begun to build the foundation for research, and we have taken the lead in submitting two papers for the research team.ることができたことは, I was originally looking forward to the progress of the above research and achieved it.

项目成果

Numerical analysis of cell adhesion in capillary flow

毛细管流中细胞粘附的数值分析

• 发表时间: 2016
• 作者: NAOKI TAKEISHI;YOHSUKE IMAI;SHUNICHI ISHIDA;TOSHIHIRO OMORI;ROGER KAMM;TAKUJI ISHIKAWA
• 通讯作者: TAKUJI ISHIKAWA

毛細血管内血流におけるマイクロ粒子の流動解析

毛细血管血流中的微粒流分析

• 发表时间: 2017
• 作者: 武石直樹;今井陽介;大森俊宏;山口隆美;石川拓司
• 通讯作者: 石川拓司

Similarities and differences between flow mode of a leukocyte and circulating tumor cell In microvessel

白细胞与循环肿瘤细胞在微血管内流动方式的异同

• 发表时间: 2016
• 作者: Naoki Takeishi;Yohsuke Imai;Takami Yamaguchi;Takuji Ishikawa
• 通讯作者: Takuji Ishikawa

Cell adhesion during bullet motion in capillaries

毛细血管中子弹运动期间的细胞粘附

• DOI: 10.1152/ajpheart.00241.2016
• 发表时间: 2016
• 期刊: American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology
• 影响因子: 4.8
• 作者: Naoki Takeishi;Yohsuke Imai;Shunichi Ishida;Toshihiro Omori;Roger D. Kamm;and Takuji Ishikawa
• 通讯作者: and Takuji Ishikawa

微小循環内における細胞接着の数値解析

微循环细胞粘附的数值分析

• 发表时间: 2016
• 作者: 武石直樹;今井陽介;カム ロジャー;石川拓司
• 通讯作者: 石川拓司