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人の体はおよそ37兆個の細胞からなります。個々の細胞は組織を成して器官を形成し、それぞれの器官は「多器官連関ネットワーク」という、器官同士のネットワークを介して協調的にはたらくことで、人の体の恒常性を維持しています。つまり、単一細胞→多細胞→個々の器官→多器官連関ネットワーク→個体というように、階層が構築され、階層間が連携することにより体の正常な機能が維持されています。近年、このような多階層システムの構築・維持・破綻のメカニズに関する研究が盛んに行われており、個々の現象に関する詳細な知見の蓄積が進んでいます。しかし、未だに全体像の統合的理解には至っていません。また、生命現象においては各階層の関係が非線形であるため、多階層システムの全体を支配する原理のあぶり出しや、システム全体の理解に基づく個々の現象の説明や予測には限界がありました。
本プロジェクトは、多階層システムの「根底にある支配的メカニズム」を解明し、さらに多階層システムの破綻と疾患との因果関係を明らかにします。そして、多階層システムの全体像から個別の現象までが統合的に捕らえられる「いきものの設計図」を作成します。さらに、多階層システムにおける時空間の関連性を利用した予測制御に必要不可欠な技術的要素の積み上げからイノベーションを創出します。この目的を達成するために、ゼブラフィッシュやマウスといった動物モデルに加え、人の検体も利用して研究を展開しています。また、各階層が非線形な関係にある多階層システムを扱うための概念やツールが豊富に存在する数理・計算科学や工学といった異分野との融合も図りながら研究を推進しています。
本プロジェクトから創出される予測制御技術により、生命活動の状態観測・計測とライブ（実時間）で連動させることが将来的に可能になれば、より効率的で効果的な疾患の診断・予防・先制治療方法の開発につながります。また、生命のようなソフトでゆらぎの多い多階層システムの「設計図」やその予測制御技術は生命科学や医学のみならず、ロボティックスや情報通信といった他の領域におけるイノベーションへもつながると期待されます。
お知らせ
- 2020-01-27
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「研究成果」の内容を更新しました。
- 2020-01-27
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「イベント」に国際シンポジウム開催について詳細を追加しました。
- 2019-06-01
