ネットワーク型共同研究拠点を支える 人・環境と物質をつなぐイノベーション創出ダイナミック・アライアンス 研究者データベース

ＤＮＡの発見以来、生物は化学反応の集合体として捉えられ、大きな成功を収めてきてますが、近年、生物の形成には化学反応だけではなく、力学的な相互作用（力）が重要な役割を果たしていることが明らかになってきています。たとえば心臓などのような構造がある組織を作るときには細胞間の反応拡散的な相互作用だけではなく、各細胞は収縮力を出してお互いの硬さや力学的応答を得ることによって細胞の分化や形態形成がなされると考えられています。生物の理解には、化学反応の視点とともに力学的なアプローチ（弾性論、粘弾性理論、力学的数理モデル）が必要となってきています。

Since the discovery of DNA double helix, biological systems have been regarded as complex chemical reaction systems and much progress in understandings of it has been achieved. However, recently, many investigators have recognized that mechanical interactions between fundamental components of the biological systems, such as cells and microfilaments of actin, also play an important role in the formation of biological systems. To understand biological systems more completely, we need to take mechanical notions developed in physics into biology

生物における力の役割を捉えるために各階層で現れる非自明な現象に注目して、化学反応だけでなく力学的な視点から数理モデルを構築して、その現象の本質を抽出することを目標としています。具体的には、組織・器官の階層では上皮細胞の集団運動を扱って、細胞が何故隣の細胞とくっついたまま動くことができるのかについて答えます。細胞の階層では筋肉の自励振動に注目して、力によって相互作用する素子の複雑な振る舞いの出所を調べます。ミクロな階層ではアクチン・ミオシンのネットワークのダイナミックスに注目して、自発的に形成されるパターンについて調べます。これらを行うことによって、生命現象でのミクロからマクロまでの包括的な理解が期待できます。

We extract essences of interesting phenomena appearing in biological systems by constructing some mathematical models based not only on chemical reactions but also on mechanical principles. To be specific, at the tissue level, we focus on collective migration of epithelial cells, and ask why they can move keeping their attachment with adjacent cells. At the cellular level, we focus on auto-oscillations in muscle, and ask what is the essence of various complex oscillation patterns. At the actomyosin level, we focus on their spontaneous formation of mesoscopic structures due to the flow.