数理時空間上に生命機能を再現する

①　心臓は何億もの心筋細胞が電気的に結合した機能合胞体として力を合わせて収縮力を発生することで、全身へ血液を送り出すポンプの役割を果たす。一つ一つの細胞を単離して、明らかにしてきた細胞の電気生理学的な性質を微分方程式で記述して数理モデルを構築し、ダイナミックに心筋細胞が張力を発生する様子を、局所でのイオン、分子動態も含めて包括的にシミュレーションできるようになった[1]。複数の細胞を電気的に結合することで、組織の振る舞いも予測できる[2]。この心筋モデルを、バイオインフォマティクスの手法を用いて多次元データと組み合わせることで、心不全や不整脈などの病態に関わるメカニズムをイオン、タンパク分子、遺伝子レベルで解明し、疾病予防や治療法の開発へとつなげる。

➁　　e-Heart

生体機能を再現するシミュレータを臓器毎に作成し、個人の特性を組み込んでパーソナライズし、組み合わせることで、数理時空間上にバーチャルな双子を誕生させる、そんなバイオデジタルツインの開発が進められている。この新しい技術を人びとの健康や幸福に結びつけるためには、開発段階からの多様なステークホルダーの参画が必要不可欠であり、患者や市民、現場の専門職等を交えたワークショップなどを定期的に開催する

③　バイオデジタルツインで拓く未来

生体機能を再現するシミュレータを臓器毎に作成し、個人の特性を組み込んでパーソナライズし、組み合わせることで、数理時空間上にバーチャルな双子を誕生させる、そんなバイオデジタルツインの開発が進められている。この新しい技術を人びとの健康や幸福に結びつけるためには、開発段階からの多様なステークホルダーの参画が必要不可欠であり、患者や市民、現場の専門職等を交えたワークショップなどを定期的に開催する

参考文献

1. Himeno Y, Asakura K, Cha CY, Memida H, Powell T, Amano A, Noma A. Biophys J. 2015 Jul 21;109(2):415-27.
2. Himeno Y, Zhang Y, Enomoto S, Nomura H, Yamamoto N, Kiyokawa S, Ujihara M, Muangkram Y, Noma A, Amano A. Int J Mol Sci. 2023 Oct 19;24(20):15378. 
3. 野間昭典、姫野友紀子、天野晃他, 『心筋細胞フィジオーム理解のための電子教科書“e-Heart”』 2017年03月、丸善雄松堂．
4. 野間昭典、天野晃、姫野友紀子他, 『心機能フィジオーム理解のための電子教科書“e-Heart”』 2019年03月、丸善雄松堂．