学術背景 血管平滑筋細胞（Vascular Smooth Muscle Cells, VSMCs）は、正常な大動脈壁において血管の収縮と拡張を調節しています。しかし、病理的条件下では、VSMCsは収縮表現型から合成表現型に変化し、大動脈壁のリモデリングに積極的に関与します。多くのin vitro研究がVSMCsの分化メカニズムを報告していますが、in vitro培養条件とin vivo大動脈壁の機械的環境は大きく異なります。in vivoでは、VSMCsは細長い形状を示し、血管壁の周方向に整列した組織を形成しますが、in vitro培養では、VSMCsはランダムに拡散し、不規則な形状を形成し、脱分化しやすいです。したがって、VSMCsの分化メカニズムを解明するためには、in vivo大動脈壁...

大腸癌（Colorectal Cancer, CRC）は、米国におけるがん関連死の主要な原因の一つであり、肝臓への転移はよく見られる現象です。腫瘍転移の前に、転移前ニッチ（Pre-Metastatic Niche, PMN）の形成が重要なプロセスとなります。PMNは、肝臓に存在する線維芽細胞様星状細胞やクッパー細胞などのマクロファージといった重要な細胞の活性化を含みます。腫瘍はこれらの細胞を変化させ、追加の成長因子を分泌し、細胞外マトリックス（Extracellular Matrix, ECM）を再構築することで、二次的な環境での腫瘍の定着と転移を促進します。これらのダイナミクスのメカニズムをより深く理解するために、研究者たちはPMN形成の時空間的ダイナミクスを特徴づける多細胞計算モデルを開...

学術的背景 間葉系幹細胞/間質細胞（Mesenchymal Stem/Stromal Cells, MSCs）は、多分化能を持つ幹細胞であり、再生医学や細胞治療に広く利用されています。しかし、MSCsは体外培養中に徐々に老化（senescence）し、増殖および分化能力が低下するため、臨床応用における大きな障害となっています。老化細胞は不可逆的な非分裂細胞であり、その機能が著しく低下し、細胞集団全体の治療効果に影響を及ぼします。近年、senolytic薬剤（例えばDasatinib）を使用することで、老化細胞を選択的に除去し、健康なMSCsの機能を維持・強化できることが発見されました。DasatinibはFDA承認のチロシンキナーゼ阻害剤であり、主に慢性骨髄性白血病の治療に使用されていますが...

学術的背景 Conwayのライフゲーム（Game of Life, GoL）は、1970年に提唱されて以来、複雑なシステムの挙動を研究するための古典的なモデルとして知られています。セルオートマトン（Cellular Automata, CA）モデルの一種として、GoLは単純なルールを通じて2次元グリッド上の細胞の生死をシミュレートし、単純なルールから生じる複雑な振る舞いを明らかにしてきました。GoLは細胞の成長や繁殖のシミュレーションにおいて顕著な成果を上げていますが、種の進化や腫瘍内部のサブクローンのシミュレーションへの応用はほとんど試みられていません。特に腫瘍研究において、体細胞進化（somatic evolution）は重要なプロセスであり、腫瘍細胞が個体の寿命の中で突然変異と自然選択...

学術的背景 瘢痕形成は、外傷、火傷、その他の合併症後の一般的な問題であり、世界中の数百万人の生活の質に深刻な影響を与えています。線維芽細胞（fibroblasts）は病理的な瘢痕形成において中心的な役割を果たすため、治癒を促進し瘢痕を軽減するための新たな治療法の開発目標となっています。近年の研究では、脂肪細胞系列細胞（adipocyte lineage cells）も創傷治癒プロセスにおいて重要な役割を果たすことが示されています。臨床報告によると、自家脂肪マイクログラフト（autologous adipose micrografts）を手術部位に配置することで、既存の瘢痕の外観と柔軟性が改善されることが確認されています。しかし、脂肪移植片中の細胞タイプと創傷治癒におけるその具体的な作用機序は...