ロコモーションのアルゴリズムと最適化。

感受性の低い細胞におけるウイルスダイナミクス。

数理モデル、コンピュータシミュレーションを用いて、生物の感覚器官の研究を行っています。現在は、脊椎動物において移動速度が速い生物は眼が大きい、というLeuckart's Lawの成立条件についてコンピュータシミュレーションで研究しています。Leuckart's Lawは100年以上前に提唱され、長い間信じられていましたが、最近になって実際に眼の大きさと移動速度を測定すると、成立しない場合もあることがわかってきました。私は、生物が生息する環境の障害物の量や餌の量に着目して、どのような環境ではLeuckart's Lawが成立しにくいのか、ということを調べました。この研究から、餌の量が多く、障害物が少なく、また衝突時のダメージが小さいような状況では、Leuckart's Lawは成立しにくいだろうということが示唆されました。今後も、生態学的な側面から感覚器官の利用や配置についての理論的研究を行っていきます。

数理生物学的手法を駆使して、"ウイルス感染症(特にHIV)"の理論的研究を行っています。数理モデルの強みである定量化・挙動の予測・制御によって、ウイルス感染の治療戦略に活かせる研究を目指しています。 なお学部時代に、(Ⅰ) HIV-1重感染の定量的解析-細胞の感受性の不均一性の影響- (Ⅱ) SHIV感染に対する抗ウイルス免疫誘導条件の解析、を行いました。

(Ⅰ) HIV-1重感染の定量的解析-細胞の感受性の不均一性の影響-

　HIV-1の遺伝的多様性を形成する1つのメカニズムとして、近年HIV-1の重感染が注目を浴びている。HIV-1の重感染は、1細胞内に複数のウイルスが同時に感染する現象であり、遺伝的組替えの効率を高める事でHIV-1の多様性に寄与すると考えられている。近年のHIV研究において、HIV-1の重感染はランダムに生じるよりも多く起こる事が明らかになってきた。この現象は、「HIV-1重感染における偏向性」と言われる。先行研究によると、標的細胞の感受性の不均一性が原因となり、HIV-1重感染の偏向性が引き起こされると考えられている。
　そこで本研究では、HIV-1重感染の偏向性を記述する確率モデルの構築とHIV-1感染実験データの定量的解析を行った。具体的には、(1)HIV-1重感染の偏向性に重要な要因と示された細胞の感受性の不均一性を考慮した確率モデルを構築した。そして、この連続的な感受性不均一性を考慮することで、(2)理論的にHIV-1重感染の偏向性を示す。また、不均一性を考慮したモデルによるHIV-1感染実験データを解析した結果、(3)実験解析から定量する事が容易ではない1細胞に感染するウイルス数を推定する事が出来た。

詳細の研究内容や普段の研究生活はこちらの個人HPをご参照ください https://yusuke-ito-biomath.jimdo.com

造血研究では、遺伝子解析やイメージングなどの実験技術の発展により、一生の造血を維持する因子や多種多様な病原に対する免疫を作り出すメカニズムが、日々明らかになってきています。しかし、造血組織においては、加齢による変化や細胞分化の経路、細胞周辺環境との相互作用、がんやウイルス感染などの疾患発症のメカニズムと応答機構など未解明の部分も多く残っています。 現在、造血システム・免疫システムに関わる、細胞間相互作用により平衡状態が保たれているメカニズムや、平衡状態が崩れることにより発症する疾患について、数理モデルを用いた定量的な解釈を行なっています。具体的には、時系列データを用いた、細胞分化メカニズムの解明・ウイルス感染動態の定量的解析・骨量変動の予測・バクテリアプラスミド伝播の定量化などです。

　アレルギーなどのヒト免疫系の異常が関わる疾患とその治療法に興味を持ち、数理モデルを使った理論研究を行っています。
　これまでには、スギ花粉症に対するアレルゲン免疫療法について理論的解析を行いました(業績(1))。本研究は九大理学部ニュースにも掲載されました。
http://www.sci.kyushu-u.ac.jp/koho/qrinews/qrinews_170714.html
今後は免疫系と他の系との関わり合いにも着目して、理論研究を続ける予定です。