企画名

疾患における集団的細胞挙動の数理モデルの開拓

参加教員

教員名 所属 職名
Karel Svadlenka 数学・数理解析専攻 准教授
田中 求

高等研究院

医学物理・医工計測グローバル拠点
ハイデルベルク大学

教授
鶴山 竜昭 医学研究科 創薬医学講座 教授
坂上 貴之 数学・数理解析専攻 教授
山本 暁久

高等研究院

医学物理・医工計測グローバル拠点

助教
鈴木 量

高等研究院

医学物理・医工計測グローバル拠点

助教

関連専攻

専攻名  
数学・数理解析
物理学・宇宙物理学
地球惑星科学
化学
生物科学
●:参加教員の専門分野(所属専攻)・学生を募集する主な分野(専攻)
○:学生・教員から希望があれば参加可能な分野(専攻)
 

実施期間(開講曜日・時間等)

年度・期 開講曜日 時間 場所
平成30年度・通年 未定 未定 未定

企画要旨・目的

非常にダイナミックな生命現象である「疾患」を数学・物理のテーマとして取り上げ、医学の研究グループと行っている共同研究に実際に参加することで、各自の専攻分野の知識を深めるだけでなく分野の枠を超えて研究の視野を広めることがこのSGの目的である。

病理診断の現場においては、固定した細胞組織の染色画像を観察し、細胞の形状や配列秩序 から総合的に疾患の種類とその進行度を主に経験則に従って判断している。一般的に疾患時の組織は、健常時の組織構造に比べて個々の細胞の見かけや集団秩序が乱れていることが知られているが、組織のホメオスタシス(恒常性)の乱れを定量的に解析・評価することは未開拓の課題である。このSGでは、ヒト病理画像を用いて、個々の細胞やその集団秩序構造の乱れを物理学的に解析し、これを数理モデリングとリンクさせることで定量化し、読み解くことを目指しており、このような先行例のない研究テーマに意欲的に挑戦する参加者を募集する。

参加者は数学・物理・医学の三つの研究グループを回って、このSGで用いる解析・モデル手法や理論について講義もしくは実際のデータを前にした実習を通じて習得する。例えば、さまざまな病理画像をどのように医師が見ているかについての講義(医学グループ)、これを解析する部分を実際に体験してもらう実習(物理グループ)、それらのモデル化を目指す界面ネットワークの数理に関する講義(数学グループ)などである。その中であがった成果や直面した疑問・問題点を全体のセミナーなどで発表・議論する。

問い合わせ先

Karel Svadlenka karel*math.kyoto-u.ac.jp
(*を@に変えてください)
 

スタディグループへの登録は締め切りました。
関心のある方は macs *sci.kyoto-u.ac.jp(*を@に変えてください)までご連絡ください。

 


病理画像解析ソフトの講習会



 

SG成果発表会の発表スライドより

 

報告会資料ダウンロード(1.80MB)

活動目的・内容

非常にダイナミックな生命現象である「疾患」を数学・物理のテーマとして取り上げ、医学の研究グループと行っている共同研究に実際に参加することで、各自の専攻分野の知識を深めるだけでなく分野の枠を超えて研究の視野を広めることがこのSGの目的である。

参加者は数学・物理・医学の三つの研究グループを回って、このSGで用いる解析・モデル手法や理論について講義もしくは実際のデータを前にした実習を通じて習得する。例えば、さまざまな病理画像をどのように医師が見ているかについての講義(医学グループ)、これを解析する部分を実際に体験してもらう実習(物理グループ)、それらのモデル化を目指す界面ネットワークの数理に関する講義(数学グループ)などである。その中であがった成果や直面した疑問・問題点を全体のセミナーなどで発表・議論する。

 

活動成果・自己評価

本スタディーグループでは、病理組織の画像を解析して、健康な組織と区別するための物理量を見つけ出す、という一連の作業を担当教員の指導や助言の下で参加学生が自分の手で行った。数物系と生命科学系の学生を4つの班に分け、それぞれが異なる組織の癌について、以下のように研究を進めた。

  1. 病理画像診断に関する全体講義(鶴山)
  2. 実際の病理画像を教材に核などの特徴を抽出する方法に関する講習(山本・鈴木)
  3. 疾患に特徴的な時空間パターンの数値解析の例を紹介する全体講義(田中)
  4. 画像解析の進捗を報告し担当教員から助言を受ける打ち合わせ(複数回)
  5. 組織形成の数理モデリングに関する全体講義(Svadlenka)
  6. 病理画像解析ソフトの講習会や医数物勉強会などの関連イベント

進捗程度は班によって様々だったが、癌の状況の判定に使えそうな指標候補を見つけた班もあった。今年度で初めての企画であったにも関わらず、自ら意欲的な学生が多く、満足できる成果があがった。

来年度も引き続き活動が認められた場合、現在の方針に加え、市販の画像解析ソフトや機械学習などのツールも最大限に活用し、学生との共同研究を発展させる予定である。

 

参加メンバー

氏名 所属 職名・学年
Karel Svadlenka(代表教員) 数学・数理解析専攻 准教授
田中 求 高等研究院・ハイデルベルグ大学 教授
鶴山 竜昭 医学研究科 特定教授
坂上 貴之 数学・数理解析専攻 教授
山本 暁久 高等研究院 特定助教
鈴木 量 高等研究院 特定助教
幕田 将宏 物理学・宇宙物理学専攻 D3
向井 大智 数学・数理解析専攻 D2
浅倉 祥文 生命科学研究科 D1
矢ヶ崎 怜 生物科学専攻 M1
小倉 将紘 物理学・宇宙物理学専攻 M1
太田 友 生物科学系 B4
小池 元 数理科学系 B3
多胡 徹也 生物科学系 B3
石田 祐 理学部 B2
藤﨑 碩人 理学部 B2
妹尾 歩 理学部 B2
その他:博士後期課程 1名