皮膚組織における階層的構造形成と機能の動的相関：病理への展開

皮肤组织层次结构形成与功能之间的动态相关性：病理学的发展

• 批准号: 17J01643
• 负责人: 星野 拓馬
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J01643/
• 关键词: 積層脂質膜; 濃度揺らぎ; 皮膚がん; パターン形成; 流体力学効果; 物質浸透; 膜の濃度ゆらぎ; 皮膚ガン; ガンの増殖モデル; 流体力学的効果

私はこれまで指導教員とともに（１）積層脂質膜における物質浸透および（２）皮膚がんのパターン形成という二つの課題を中心に研究を進めてきた。（１）積層脂質膜における物質浸透昨年度の報告のとおり、この課題はすでに論文が雑誌に掲載されている。この課題では皮膚角質層中に存在する積層した脂質膜に対する物質の浸透性に着目し、その定量化を行った。定量化の際は膜の温度や物質のサイズなどを重要なパラメーターとして変化させた。特に積層脂質膜の物質浸透が「膜の濃度ゆらぎ」という物理現象によって勇気されることが明らかになった。課題（１）は７月には京都の国際学会にてポスター発表を行った。（２）皮膚がんのパターン形成課題(1)の投稿を行う以前から、課題(2)に関しての研究を開始した。まず私はシミュレーションのモデル構築を始めた。モデルにはオンサーガーの変分原理と呼ばれる方法を用いることにした。がん細胞の増殖にはミトコンドリアなどの増殖のモデルを取り込むことにした。また、真皮と表皮を隔てる基底膜からの摩擦抵抗を考盧することで、流体力学的相互作用の影響を調べることが可能となった。 この発展方程式を解くことで、表皮上に現れる二次元パターンの解析を行った。その結果、縞状パターンは流体効果が小さい場合に見られ、斑点パターンは流体効果が大きくかつ増殖率が小さい状況で出現することがかった。さらに本研究ではパターン形成のダイナミクスを調べることが可能である。ダイナミクスの結果から、定常状態の近くではがん細胞の領域に渦構造が形成されていることが明らかになった。 これらの結果は3月にPhysicalReviewEにおいて発表された。

我和我的导师一起进行了重点研究两个问题：（1）层状脂质膜的物质渗透和（2）皮肤癌模式的形成。 (1) 层压脂质膜中的物质渗透 据去年报道，一篇关于该主题的论文已经在期刊上发表。在这个项目中，我们重点关注皮肤角质层中存在的层状脂质膜的物质渗透性并对其进行量化。在定量过程中，膜温度和材料尺寸等重要参数发生变化。特别是，已经清楚的是，“膜浓度波动”的物理现象促进了物质通过层压脂质膜的渗透。至于作业（1），我在七月于京都举行的国际会议上做了海报展示。 （2）在提交皮肤癌模式形成课题（1）之前，我们开始了课题（2）的研究。首先，我开始建立一个模拟模型。我决定对模型使用一种称为 Onsager 变分原理的方法。我们决定采用线粒体等增殖模型来研究癌细胞的增殖。此外，通过考虑分隔真皮和表皮的基底膜的摩擦阻力，可以研究流体动力学相互作用的影响。 通过求解这个演化方程，我们分析了表皮上出现的二维图案。结果发现，当流体效应小时观察到条纹图案，而当流体效应大且增殖率小时则出现斑点图案。此外，这项研究使我们能够研究模式形成的动态。动力学结果表明，接近稳态时，癌细胞区域形成涡旋结构。 这些结果发表在三月份的 PhysicalReviewE 上。

项目成果

National Central University/National Tsing Hua University(Taiwan)

国立中央大学/国立清华大学（台湾）

Pattern fornation of skin cancers: Effects of cancer proliferation and hydrodynamic interactions

皮肤癌的模式形成：癌症增殖和流体动力学相互作用的影响

• 发表时间: 2018
• 作者: T. Hoshino;M.-W. Liu;K.-A. Wu;H.-Y. Chen;T. Tsuruyama;S. Komura
• 通讯作者: S. Komura

Takuma Hoshino's Homepage

星野琢磨的主页

Pattern formation of skin cancers: Effects of cancer proliferation and hydrodynamic interactions

皮肤癌的模式形成：癌症增殖和流体动力学相互作用的影响

• DOI: 10.1103/physreve.99.032416
• 发表时间: 2019
• 期刊: Physical Review E
• 影响因子: 2.4
• 作者: Takuma Hoshino;Ming-Wei Liu;Kuo-An Wu;Hsuan-Yi Chen;Tatsuaki Tsuruyama,;Shigeyuki Komura
• 通讯作者: Shigeyuki Komura

Permeation through a lamellar stack of lipid mixtures

渗透通过脂质混合物的层状堆叠

• DOI: 10.1209/0295-5075/120/18004
• 发表时间: 2017
• 期刊: EPL
• 影响因子: 1.8
• 作者: Takuma Hoshino;Shigeyuki Komura;and David Andelman
• 通讯作者: and David Andelman