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時空間パターンを形成する細胞シートの連続体モデル構築と解析

形成时空模式的细胞片连续体模型的构建和分析

基本信息

批准号：
22K03428
负责人：
小林康明
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

実験的に報告されている，2次元培養表皮細胞系がつくる空間的な粗密のパターン形成に対する数理モデルとして，細胞密度と細胞間接着に起因する応力を変数とする空間2次元の連続体モデルの構築を行った．簡単のため応力の非対角成分を無視し，細胞密度と圧力の2変数のモデルの導出に成功した．モデルは初期細胞密度，細胞の局所的な重なりや圧縮に対する最大許容密度，細胞接着の強度をパラメータとして持っており，これらの量が空間パターンに与える影響を調べることが可能となっている．接着強度を主要なパラメータとして数値計算を行った結果，接着強度がある閾値を超えると細胞密度の一様状態が不安定化してスポット状の空間パターンが発生し，閾値以下ではパターンを生じないことを見出した．これは共同研究者によって実験的に見いだされた培養表皮細胞集団のパターン形成をよく説明する結果となっており，細胞接着の効果のみで空間パターンが生じうることを示している．また得られたパターンは非チューリング的であり，表皮細胞系での新しいパターン形成のメカニズムを示唆するものとなっていると思われる．またこの空間パターンが細胞のランダムな運動に対しても維持されるかどうかを調べるため，密度が保存量であることを考慮したランダムノイズを密度の方程式に導入して数値計算を行った結果，空間パターンは一定の強度のノイズに対してロバストであることが明らかになった．続いて初期細胞密度と最大許容密度に対するパターンの依存性も調査し，実験的に妥当なパラメータ範囲で空間パターンが生じることを示した．計算結果は実験結果とあわせて論文準備中である．

In this paper, we report the mathematical relationship between cell density and cell-to-cell adhesion, and the construction of 2-D epidermal cell lines. The non-diagonal components of the simple force are ignored, and the cell density and the two-dimensional force are successfully derived. The initial cell density, the weight of the cell, the maximum allowable volume density, the strength of the cell adhesion, the amount of space, and the influence of the cell adhesion are all possible. Then the intensity of the main change in the number of calculation results, then the intensity of the threshold value of the change in the cell density of a state of instability, change in the shape of the space change in the occurrence of the threshold below the change in the number of results. The co-investigator's observations on the formation of cultured epidermal cell populations indicate the results of cell proliferation. In addition, the development of epidermal cell lines and the formation of new epidermal cell lines are also discussed. The spatial distribution of the cell's motion is controlled by the density of the cell. The density of the cell is controlled by the density of the cell. The density of the cell is controlled by the density of the cell. The initial cell density and the maximum allowable cell density were investigated for the dependence of the cell density on the spatial distribution. Calculation result