研究概要

ヒト発生仕組みにおけるパターン形成の数理的解明及び形と自己免疫性疾患を繋ぐ新しいフュージョンアプローチの構築

近年、数学の力を応用し、様々な現象や問題を解決していく異分野融合研究が大きな成長を成し遂げ、時代を変えようとしています。我々のグループではまさにこのような最先端の応用数理研究の中でもパターン形成に関わる生命科学の発生プロセスの解明と難治性自己免疫疾患における難題の解決に取り組んでいます。

特に、我々人間はどう生まれるのか？という本質に迫る生命科学の謎を数理モデル駆動手法（Model driven approach）とデータ駆動手法（Data driven approach）の融合手法を用いて解明しています。また、生物実験自体が難しく、その解決の手法が極めて限られている臨床医学の課題においては、奇抜な発想転換を用いた数理モデリングを屈指し、「かたち」という概念から臨床医学と細胞生物実験を繋ぐ新しい融合研究手法を構築しています。

我々のグループでは、「パターンと形状」をキーワードに様々な生命現象の謎を解き明かすことで、細胞の機能制御における新しい概念を生み出し、再生医療や疾患治療に応用することを目指しています。さらに、数理モデルから導かれる生命の普遍性（真理）を発見することで、ヒト生物学の根幹にある原理を解明し、数理ヒト生物学を開拓することを目指しています。

図1：核の動的変形がゲノム構造の再構築を引き起こす。In vitroの実験（上段）と数理モデルによる再生（下段）。

図2：慢性蕁麻疹（CSU）。患者において観察される膨疹の動態と、数理モデルによる皮膚のCSUパターンの再生。

メンバー

Principal Investigator

李 聖林

Position

教授

Laboratory Website

https://ashbi.kyoto-u.ac.jp/bimed-math/

• Antoine Diez

  研究員

• Steffen Plunder

  研究員

• 祐川 翼

  研究員

• Ying Xie

  研究員

• Jinghao Chen

  研究員

• 若本 環希

  学生（技術補佐員）

• 氏野 道統

  学生（OA）

• 北島 旦之

  学生（OA）

• 入江 海地

  学生（OA）

論文

S. Seirin-Lee*, K. Yamamoto, A. Kimura*(* Co-corresponding),The extra-embryonic space and the local contour are critical geometric constraints regulating cell arrangement (2022) Development. 149,dev200401. doi:10.1242/dev.200401 (Press Released)

S. Seirin-Lee, The role of cytoplasmic MEX-5/6 polarity in asymmetric cell division. Bulletin of Mathematical Biology. (2021) 83:29.

S. Seirin-Lee, Y. Yanase, S. Takahagi, M. Hide, Multifarious Eruptions of Urticaria Solved by A Simple Mathematical Equation. PLOS Computational Biology (2020) 16(1): e1007590. (プレスリリース)

S. Seirin-Lee, M. Nomata, M. Mukunoki, Mathematical modeling and regionality-based optimal policy to reduce empty houses, Akiya, in Japan. Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics (2020) 37:365-382. (プレスリリース)

S. Seirin-Lee, Fumitaka Osakada, Junichi Takeda, Satoshi Tashiro, Ryo Kobayashi, Takashi Yamamoto, Hiroshi Ochiai, Role of dynamic nuclear deformation on genomic architecture reorganization. PLOS Computational Biology (2019) 15 (8): e1007289. (プレスリリース)

M. Kuwamura, S. Seirin-Lee, S-I. Ei, Dynamics of localized unimodal patterns in reaction-diffusion systems related to cell polarization by extracellular signaling. SIAM J. on Applied Mathematics (2018) 78, No6, 3238-3257.

S. Seirin Lee, S. Tashiro, A. Awazu, R. Kobayashi, A New Application of the Phase-field Method for Understanding the Reorganization Mechanisms of Nuclear Architecture. Journal of Mathematical Biology (2017) 74, 333-354.

S. Seirin Lee, Lateral Inhibition-Induced Pattern Formation Controlled by the Size and Geometry of the Cell. Journal of Theoretical Biology (2016)404, 51-65.