研究概要
かたちと医学・ヒト生物学をつなぐフュージョンアプローチの構築
―生命におけるパターン形成の原理の理解から疾患の解明、治療応用へ―
近年、数学の力を活用してさまざまな現象や課題の本質に迫る異分野融合型の研究が急速に進展し、科学や医療の枠組みに大きな変革をもたらしつつあります。私たちの研究グループは、その最前線に立ち、数理医学・数理免疫学・数理生物学の分野において、「パターン」や「かたち」といった視点を切り口とする独自のアプローチで研究を展開しています。
とくに、「人はどのようにして形づくられるのか？」といった根源的な生命の問いから、自己免疫疾患に代表される複雑な臨床課題までを対象に、数理モデル駆動型（model-driven）とデータ駆動型（data-driven）のアプローチを融合させることで、新たな理解と解決の道を切り拓いています。さらに、生物実験が困難で既存の手法では対応が難しい臨床医学の分野においては、従来の枠組みにとらわれない発想で数理モデルを構築し、臨床データ・生物実験・AIを含むデータサイエンスと連携させることで、革新的な研究手法の構築を進めています。
私たちは「パターンと形」をキーワードに、生体内で起こるさまざまな現象の背後にある原理を解き明かし、細胞の機能制御に関する新たな概念の創出を目指しています。そして、それらの知見を再生医療や疾患治療へと応用することで、実社会への貢献を目指しています。さらに、数理モデルを通じて生命の普遍的な法則に迫り、ヒト生物学の根幹にある仕組みを明らかにすることで、数理ヒト生物学・空間数理免疫学・数理医学といった新たな学術領域の創出を進めています。
論文
Seirin-Lee, S^., & Kimura, A^. (2025). Geometric factors for cell arrangement: How do cells determine their position in vivo? Seminars in Cell & Developmental Biology, 169, 103604. https://doi.org/10.1016/j.semcdb.2025.103604
Seirin-Lee, S^., Takahagi, S., & Hide, M^. (2025). Pathophysiological mechanisms of the onset, development, and disappearance phases of skin eruptions in chronic spontaneous urticaria. Bulletin of Mathematical Biology, 87(1). https://link.springer.com/article/10.1007/s11538-024-01380-3
Seirin-Lee, S^., Matsubara, D., Yanase, Y., Kunieda, T., Takahagi, S^., & Hide, M. (2023). Mathematical-based morphological classification of skin eruptions corresponding to the pathophysiological state of chronic spontaneous urticaria. Communications Medicine, 3, 171. https://doi.org/10.1038/s43856-023-00404-8
Seirin-Lee, S^., Yamamoto, K., & Kimura, A^. (2022). The extra-embryonic space and the local contour are critical geometric constraints regulating cell arrangement. Development, 149, dev200401. https://doi.org/10.1242/dev.200401
Seirin-Lee, S. (2021). The role of cytoplasmic MEX-5/6 polarity in asymmetric cell division. Bulletin of Mathematical Biology, 83, 29. https://doi.org/10.1007/s11538-021-00860-0
Seirin-Lee, S., Yanase, Y., Takahagi, S., & Hide, M. (2020). Multifarious eruptions of urticaria solved by a simple mathematical equation. PLOS Computational Biology, 16(1), e1007590. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1007590
Seirin-Lee, S., Osakada, F., Takeda, J., Tashiro, S., Kobayashi, R., Yamamoto, T., & Ochiai, H. (2019). Role of dynamic nuclear deformation on genomic architecture reorganization. PLOS Computational Biology, 15(8), e1007289. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1007289
Kuwamura, M., Seirin-Lee, S., & Ei, S.-I. (2018). Dynamics of localized unimodal patterns in reaction-diffusion systems related to cell polarization by extracellular signaling. SIAM Journal on Applied Mathematics, 78(6), 3238–3257. https://doi.org/10.1137/18M1163749
Seirin-Lee, S., Tashiro, S., Awazu, A., & Kobayashi, R. (2017). A new application of the phase-field method for understanding the reorganization mechanisms of nuclear architecture. Journal of Mathematical Biology, 74, 333–354. https://doi.org/10.1007/s00285-016-1031-3
Seirin-Lee, S. (2016). Lateral inhibition-induced pattern formation controlled by the size and geometry of the cell. Journal of Theoretical Biology, 404, 51–65. https://doi.org/10.1016/j.jtbi.2016.05.025