Study of Segment Regeneration and Fibonacci-ratio development with the aid of Polynomial-life models

借助多项式寿命模型研究线段再生和斐波那契比率发展

基本信息

批准号：
18K12036
负责人：
吉田寛
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

動物の肢を構成する複数の節（関節間）の長さの比率はダヴィンチの人体図で描かれて居るようにフィボナッチ比率とも黄金比率ともいわれている。しかし、どのようにそれらの比率が発生過程で形作られているのかは分かっていない。また、コオロギ脚などは切断されても、その先の関節も含めて再生できる（セグメント再生）。R３年度までに築したセグメント再生の為のモデルを流用して、節の長さの比がフィボナッチ数・黄金比率になる初期細胞群と成長ルール（多変数多項式の演算セット）を導出しようと試みた。更に、リンデンマイヤシステムと乱数とによるアプローチを試した。これは多細胞では環境からの外乱が影響してくるためであり、崩壊現象ーー癌化ーーを取り入れる為であった。ここでの目的は以下の２つに要約された。○３次元臓器再生条件の解明：昨今各種臓器の再生が試みられている。実際の臓器の繊維だけを残した足場を利用して iPS細胞などを増殖・分化させる方法がある。しかし、多種類の多細胞がときにフラクタル的に入り組んだ臓器の構築・再生は容易でない。そこで３次元・フラクタル形状の表現が容易なモデルを用いて内臓――植物的器官の再生条件を探究した。本年度はリンデンマイヤシステムモデルも使ってこのフラクタル形状の再現も試みた。○癌化への道筋の解明：癌化はある細胞の増殖が止まらなくなり、すなわち細胞群の協働性が失われる現象と考えられる。本年度は遅い合成作用と速い分解作用との組み合わせからなる動的平衡の概念のアプローチと乱数による外乱の作用の再現を試みた。

构成动物四肢的多个关节的长度比例也称为斐波那契比例或黄金比例，如达芬奇的人体图所示。然而，尚不清楚这些比率在开发过程中是如何形成的。此外，即使蟋蟀的腿被切断，它也可以再生，包括其以外的关节（节段再生）。使用R3年建立的分段再生模型，尝试导出初始细胞群和生长规则（一组多元多项式计算），其中节点长度的比率成为斐波那契数/黄金比例。。此外，我们尝试了使用 Lindenmeyer 系统和随机数的方法。这是因为多细胞细胞受到环境干扰的影响，其目的是整合腐烂现象——癌变。这里的目标可以概括为两个： ○三维器官再生条件的阐明：最近，人们尝试了各种器官的再生。有一种使用仅包含实际器官纤维的支架来培养和分化 iPS 细胞的方法。然而，构建和再生由多种类型的细胞组成的器官并不容易，有时是以分形的方式。因此，我们利用一种可以轻松表达三维和分形形状的模型来探索内脏器官——类植物器官的再生条件。今年，我们还尝试使用 Lindenmeier 系统模型重现这种分形形状。 ○ 阐明癌化路径：癌化被认为是某些细胞的增殖变得不可阻挡的现象，或者换句话说，细胞群的协同性丧失的现象。今年，我们尝试接近动态平衡的概念，它由慢速合成动作和快速分解动作的组合组成，并使用随机数重现扰动动作。