西川 星也 (ニシカワ セイヤ)

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所属

理工学術院 先進理工学部

職名

助教

学歴 【 表示 / 非表示

  • 2015年04月
    -
    2018年03月

    早稲田大学 先進理工学研究科 電気・情報生命専攻 博士課程(満期退学)  

  • 2013年04月
    -
    2015年03月

    早稲田大学 先進理工学研究科 電気・情報生命専攻 修士課程  

  • 2009年04月
    -
    2013年03月

    早稲田大学 先進理工学部 電気・情報生命工学科   School of Advanced Science and Engineering  

学位 【 表示 / 非表示

  • 2020年02月   早稲田大学   理学

経歴 【 表示 / 非表示

  • 2020年04月
    -
    継続中

    早稲田大学   理工学術院 先進理工学部   助教

  • 2018年04月
    -
    2020年03月

    早稲田大学   理工学術院 先進理工学部   助手

所属学協会 【 表示 / 非表示

  •  
     
     

    日本生物物理学会

  •  
     
     

    日本数理生物学会

 

研究分野 【 表示 / 非表示

  • 生物物理学

  • 生物物理、化学物理、ソフトマターの物理

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • 定量生物学

  • 数理モデル

  • 自律分散

  • 細胞競合

  • 非平衡

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論文 【 表示 / 非表示

  • Diversity in self-organized forms and migration modes in isolated epithelial cells

    Shota Mise, Shimon Shibagaki, Seiya Nishikawa, Hiroko Nakamura, Hiroshi Kimura, Atsuko Takamatsu

    Artificial Life and Robotics    2020年  [査読有り]

    担当区分:筆頭著者

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    © 2020, International Society of Artificial Life and Robotics (ISAROB). It is widely believed that cells, derived from different species or different cell lines, behave differently. However, this study reports that a variety of forms and migration modes in isolated epithelial cells of Madin–Darby Canine Kidney type were observed, although the cells were taken from the same cell line and the experimental conditions were kept constant. To understand the diverse formation processes in such cell behavior, a simple mathematical model, namely the particle-fiber model, was constructed. In this model, a single cell is assumed to be composed of a multiple of particles, interconnected by stress fibers. The particles mimic focal adhesion biding to a substrate. The stress fibers mimic a cytoskeleton, that plays an important role in maintaining the shape and the movement of the cell. Here, a growth process was introduced, which varied the size of the particles and the thickness of the fibers in dependence on the forces exerted on the particles. Simulation of the results showed that various cell shapes can be self-organized even if the parameters, which describe cell properties and their interactions with environment, were kept constant.

    DOI

  • Effects of cell death-induced proliferation on a cell competition system

    Seiya Nishikawa, Atsuko Takamatsu

    Mathematical Biosciences   316   108241  2019年10月  [査読有り]

    担当区分:筆頭著者, 責任著者

    DOI

  • Asymmetry in cilia configuration induces hydrodynamic phase locking

    Keiji Okumura, Seiya Nishikawa, Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa, Atsuko Takamatsu

    Physical Review E   97 ( 3 ) 032411  2018年03月  [査読有り]

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    To gain insight into the nature of biological synchronization at the microscopic scale, we here investigate the hydrodynamic synchronization between conically rotating objects termed nodal cilia. A mechanical model of three rotating cilia is proposed with consideration of variation in their shapes and geometrical arrangement. We conduct numerical estimations of both near-field and far-field hydrodynamic interactions, and we apply a conventional averaging method for weakly coupled oscillators. In the nonidentical case, the three cilia showed stable locked-phase differences around ±π/2. However, such phase locking also occurred with three identical cilia when allocated in a triangle except for the equilateral triangle. The effects of inhomogeneity in cilia shapes and geometrical arrangement on such asymmetric interaction is discussed to understand the role of biological variation in synchronization via hydrodynamic interactions.

    DOI

  • Mathematical model for cell competition: Predator–prey interactions at the interface between two groups of cells in monolayer tissue

    Seiya Nishikawa, Atsuko Takamatsu, Shizue Ohsawa, Tatsushi Igaki

    Journal of Theoretical Biology   404   40 - 50  2016年09月  [査読有り]

    担当区分:筆頭著者

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    The phenomenon of 'cell competition' has been implicated in the normal development and maintenance of organs, such as in the regulation of organ size and suppression of neoplastic development. In cell competition, one group of cells competes with another group through an interaction at their interface. Which cell group "wins" is governed by a certain relative fitness within the cells. However, this idea of cellular fitness has not been clearly defined. We construct two types of mathematical models to describe this phenomenon of cell competition by considering the interaction at the interface as a predator-prey type interaction in a monolayer tissue such as epithelium. Both of these models can reproduce several typical experimental observations involving systems of mutant cells (losers) and normal cells (winners). By analyzing one of the model and defining an index for the degree of fitness in groups of cells, we show that the fate of each group mainly depends on the relative carrying capacities of certain resources and the strength of the predator-prey interaction at the interface. This contradicts the classical hypothesis in which the relative proliferation rate determines the winner.

    DOI PubMed

Misc 【 表示 / 非表示

  • 【細胞競合による生体制御とがん】細胞競合の力学・動態・数理 細胞競合の数理モデル 組織の運命を決めるものとは?

    西川 星也, 高松 敦子

    医学のあゆみ   274 ( 5 ) 545 - 550  2020年08月

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    細胞競合において、変異細胞は隣接した正常細胞によって排除される。初期に正常組織内へと導入された変異細胞は、多くの場合、完成した組織から駆逐される。しかし近年、初期に変異細胞が大規模に導入されることで、正常細胞による排除を受けながらも変異細胞がその数を増加させる場合があることが発見された。ここで、細胞競合を経た組織において、変異細胞が完全に駆逐されるか、それとも変異細胞が組織内で勢力を伸ばしてしまうのかという"組織の運命"が細胞のどのような性質によって決定されるのかが、発生過程において非常に重要な問題となる。そのため本稿では、ポピュレーションモデルに基づき細胞数の変化を記述する数理モデルを構築することで、この問題に取り組んだ、その結果、組織の運命を決定しているのは正常細胞と変異細胞が単独で組織を構成した場合に形成する組織サイズの比と、変異細胞の排除率と増殖率の比であることを数学的に明らかにした。(著者抄録)

  • 数理の立場から細胞競合を眺める : 自己駆動粒子を用いた細胞競合のモデルとシミュレーション (特集 細胞の社会学 : 細胞間で繰り広げられる協調と競争) -- (細胞の競争と協調の数理モデル)

    西川 星也, 高松 敦子

    生体の科学   67 ( 2 ) 155 - 158  2016年03月

    CiNii

  • 細胞競合の勝敗を規定する組織環境条件の遺伝学および数理学的解析

    片山 宰, 西川 星也, 大澤 志津江, 高松 敦子, 井垣 達吏

    生命科学系学会合同年次大会   2017年度   [3PT19 - 0392)]  2017年12月

  • Asymmetry of Arrangement Induces Phase Synchronization in Mouse Node Cilia

    Keiji Okumura, Seiya Nishikawa, Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa, Atsuko Takamatsu

    26th IUPAP International conference on Statistical Physics     421  2016年07月

  • 非対称配置による同質な3繊毛モデルでの位相同期

    奥村 圭司, 西川 星也, 大森 俊宏, 石川 拓司, 高松 敦子

    日本物理学会講演概要集   71 ( 0 ) 2782 - 2782  2016年

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    <p>マウス胚のノード繊毛は時計回りの回転運動をする。少数繊毛系等でこの回転運動が位相同期することが観測されている。我々は繊毛間の流体的な相互作用を境界要素法により数値的に求め、振動子モデルとして繊毛間の位相差を位相縮約法により解析した。本発表では同質な繊毛パラメータの場合、2繊毛系では位相同期が起こらない一方、3繊毛系では繊毛の空間的な配置の非対称性により位相同期が起こることを報告する。</p>

    CiNii

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共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • 機械学習と数理モデルを用いた上皮細胞が示す多様な形態と運動性の定量解析

    研究期間:

    2020年05月
    -
    2021年03月
     

特定課題研究 【 表示 / 非表示

  • 上皮細胞特有の細胞間相互作用が生み出す集団秩序の解明

    2020年  

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    本研究では上皮細胞を疎な状態で培養し、2細胞系を作り出す。この2細胞系の定量解析の結果と、申請者の先行研究である上皮細胞が単独時に示す挙動についての知見を合わせる事で、2細胞系の自己駆動粒子モデルを構築する。実験系とシミュレーション結果の比較により、2細胞系には単純な相互作用以外にも相互作用が存在することが示唆された。

  • 上皮細胞特有の細胞間相互作用が生み出す集団運動の解明

    2020年  

     概要を見る

    本研究では上皮細胞を疎な状態で培養し、2細胞系を作り出す。この2細胞系の定量解析の結果と、申請者の先行研究である上皮細胞が単独時に示す挙動についての知見を合わせる事で、2細胞系の自己駆動粒子モデルを構築する。実験系とシミュレーション結果の比較により、2細胞系には単純な相互作用以外にも相互作用が存在することが示唆された。

  • 数理モデルを用いた上皮細胞の組織形成に寄与する力学的作用の解明

    2019年  

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     多細胞生物において、細胞集団は組織を二つの異なる形態を示す。すなわち、運動性が高く、細胞間の結びつきは弱い形態(運動形態)と運動性は低く、細胞間の結びつきは強い組織を形作る形態(組織形態)である。こうした形態間の遷移において細胞間の力学的な相互作用が果たす役割は明らかになっていない。 運動形態における細胞間の力学的な相互作用を解析するために、最小の系である2細胞の相互作用の解析を行った。その結果、二つの細胞はランダムに伸ばした仮足同士が接着した際、その接着点を中心として引き合う運動を示すことが分かった。 また、本研究で用いたMDCK細胞は複数の形態・運動を示すという物理的な性質を持つことが実験とトイモデルによって示唆された。

  • 上皮細胞集団の異なる2状態を表現可能な数理モデルの構築

    2018年  

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    多細胞生物において、細胞は一体となって組織を形成する形態(組織形態)だけではなく、時に自由に動き回る形態(運動形態)をとる。本研究では、こうした形態間の遷移を記述可能な数理モデルを構築し、細胞間の力学的な相互作用の寄与について明らかにすることを目的とし、2種類のアプローチを行った。実験データに基づくアプローチでは、孤立した状態の上皮細胞が複数の状態を有するという興味深いデータが得られた。既存の数理モデルを組み合わせるアプローチでは、運動形態を表現することに適した粒子モデルと、組織形態を表現することに適したvertexモデルとを数学的に自然な形で組み合わせることに成功した。