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253巻12号 2015年6月20日
理論生物学−数理科学の医学への応用
はじめに
AYUMI 理論生物学――数理科学の医学への応用 はじめに 望月敦史
  生命科学のめざましい発展は,生命現象にかかわる分子メカニズムをつぎつぎと明らかにしてきた.生体内には多数種の生体分子が相互作用する複雑なネットワークが存在し,そのシステムの生み出すダイナミクスこそが生命機能の根源なのだと考えられている.複雑なシステムが生み出すダイナミクスを理解するために,数理科学や計算科学などの理論的方法は今後の生命科学における必須の方法となってくるであろう.
 たとえば細胞分化とは,遺伝子発現パターンによって特徴づけられる細胞の状態が周囲の環境などに依存して変化することだといえる.つまり,遺伝子発現のダイナミクスがもつ複数の安定状態の間の遷移として理解できそうだ.遺伝子ネットワークの理解が進めば,細胞の分化状態をコントロールするために操作すべき遺伝子やその操作方法も,実験に先行して理論的に予測できるかもしれない.さらにはヒトのさまざまな疾患・病変も,個体という巨大な動的システムが何かのきっかけで落ち入る安定状態ととらえられるかもしれない.このような理解はあらたな治療法の発見にもつながるであろう.
 生命科学における理論的方法への期待が高まる一方で,理論生物学はいまだ発展途上にある.これまでの理論生物学は,数学や物理学などの理論科学分野で発展してきた手法をそのまま生命現象に適用する,といった研究が多かったかもしれない.生命科学からのさまざまな期待に応えるためには現在の道具立てだけでは不十分であり,新しい数理的手法を開発していく必要がある.現在の理論生物学においては,新しい方法を模索する基礎的研究と,さまざまな手法を駆使して生命システムの解明に挑む実際的研究とが並行して進められている.
 このような背景に基づき,最新の理論生物学の取組みをできるだけ親しみやすく紹介することを目的として本特集は企画された.内容は大きく2つの大項目からなる.
I.理論生物学の手法
 生命現象の解明を目的として見据えたとき,多くの局面で新しい数理解析法が必要となっている.そのような目的で開発された数理的手法は,単に方法にとどまらず新しい理論的視点や新しい数理科学を生み出すこともある.
II.理論生物学の実際
 生命科学の現場で,実験と理論を組み合わせることで予測検証的にシステムを解明する研究がはじまっている.この場合にも,単に既存の数理的手法をそのまま適用するだけでは有意義な生物情報を引き出すことは難しい.実証科学である生物学において,数理や理論を効果的に生かす使い方があるといえる.
 つまり現在の理論生物学とは,実験生物学と数理科学との境界に位置し,それぞれの分野から情報や技術を取り入れると同時に,各分野に影響を与えつつ発展している.本特集を通じて,複数の分野にまたがり,それらと相互作用しながら進化している理論生物学のダイナミズムを感じていただければ幸いである.
目 次
【理論生物学の手法】
ベイズ推定でせまる形態形成の力学……石原秀至・杉村薫 詳細
ネットワーク構造とシステム動態をつなぐ理論に基づく生命現象の解明……望月敦史 詳細
細胞シミュレーションのための計算科学的手法――反応ネットワークから一分子粒度……岩本一成・高橋恒一 詳細
生物のロコモーションに学ぶ制御法――粘菌からロボットへ……小林亮 詳細
【理論生物学の実際】
螢光イメージングによる細胞増殖機構の定量解析……青木一洋 詳細
神経細胞スパインにおける確率的な応答と情報コーディング……藤井雅史・黒田真也 詳細
指の骨の話――発生・形態形成の解明を目指した実験・数理生物学……三浦岳 詳細
TOPICS
【免疫学】
関節炎におけるFox3p+T細胞のT17細胞への転換……小松紀子 
【移植・人工臓器】
人工赤血球(ヘモグロビンベシクル)の実現に向けて……酒井宏水・久禮智子 
【皮膚科学】
アトピー性皮膚炎とTARC……菅谷誠 
連載
【補完代替医療とエビデンス】
5.厚生労働省“「統合医療」情報発信サイト”……大野智 
250巻から70周年をつなぐ連載
17.視神経脊髄炎――アストロサイトパチーとしての新たな疾患概念の確立……糸山泰人 
医学史
【近代医学を築いた人々】
41.アメリカ医学の先駆者達(8) クッシングと脳神経外科……安室芳樹 
学会レポート
Recent Progress in Pulmonary Hypertension……福本義弘 
理論生物学
253巻12号 2015年6月20日
週刊(B5判,70頁)
発行時参考価格 1,100円
注文コード:925312
雑誌コード:20473-6/20
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