Challenge Grant: 生物学の事象を解明する数理アプローチの開発

イメージング技術・シングルセル解析を始めとした科学技術の発達により様々な生命現象を高速・高解像度で捉えることが可能になっている。これまでは生命現象を単純化した数式に変換し解析を行なってきたが、OISTとの連携により複雑化した生命現象を新たな観点から数式化を試みます。さらにこれらの生命現象から得られた数式と様々な社会問題を数式化し共通点・非共通点を解明することで新たな社会問題解決の糸口を探るプラットフォームを構築します。

OIST, Physics Biology LabにおけるMustafa Sami, Jonathan Miller Labと共同研究を行い、生体内における１細胞動態解析を可能とするプログラム(Cell-Tracker)の開発に成功し、時間内における細胞の挙動を一細胞レベルで可視化することに成功した。レポーターマウスを利用し、生体内における免疫細胞を中心とした動画撮影を安定的に行う手法の開発に成功した。その上で、Cell-Tracker利用により免疫細胞の空間的な移動データの取得を行うことが可能となった。

論文：

1）Sakurai H, et al. DOI: 10.1002/jgh3.70351, Miyamoto K, et al. DOI: 10.1186/s41232-025-00403-3
2）Kayashima A, et al. DOI: 10.1055/a-2733-3468, Minazaki D, et al. DOI: 10.1111/den.70017, Kudo Y, et al. DOI: 10.1172/jci.insight.194497

国際学会誌　5報、学会発表（国際シンポジウム　Cell Sympo, AOCC, APDW, Yakult Bio, JSCO front. 5件, 国内: 日本生化学会、JSIBD 2件）、大学内での講義（The Rockefeller University, Daniel Mucida Lab, Mount Sinai Hospotal, Saurabh Mahandru Lab、 Singapore Genome Institute, A.Star J.W.Shin Lab）。社会貢献：PPP患者会講演（2026.3）プレス：https://www.kgri.keio.ac.jp/en/news-event/169093.html

https://www.eurekalert.org/news-releases/1096093

シングルセル解析技術を応用し、短腸症候群における免疫細胞変化をJCI-Insight誌に報告、プレスリリースを行った。

（https://www.kgri.keio.ac.jp/en/news-event/169093.html）

■当該年度活動計画に対する実施内容、および研究成果と達成度

２光子顕微鏡を用いて組織内における１細胞レベルでの動態を安定的に撮影するシステムを開発した（慶應側）。撮影した動画をOISTチームと共有し、画像解析を行うことで、動態因子として重要なファクターの抽出項目の同定を行なった。その上で簡便に組織内における動態解析を可能とするソフトの開発に成功した。研究計画どおりに現在進行中である。

■公刊論文数（件数と主たる公刊誌名）、学会発表件数（国内・国際）、イベントなど社会貢献の実績（年月日、場所）

１）Distinctive duodenal microbiomes and bile acid profiles in duodenal tumor patients revealed by prospective observational study.　Sci Rep. 2024　DOI: 10.1038/s41598-024-69820-7.　２）The tryptophan metabolic pathway of the microbiome and host cells in health and disease.　International Immunology. DOI: 10.1093/intimm/dxae035

■プロジェクト活動を通じて特に成果を挙げた事柄

OIST-KEIOコラボレーションとしてOIST側の興味分野、慶應側の興味分野を共通してプロジェクトを進めることができ、今後の更なるコラボレーション発展に向けて必要な意見交換を継続的に行えている。さらに個別プロジェクトとして組織内における１細胞解析を簡便に計測可能となるプログラムを構築できた部分が成果となる。