イメージングやシーケンシングなど複雑な生命システムの動態を定量的に計測・解析できるようになっていることを背景に、そのデータを理解するために数理が生命科学において果たす重要性が大きく高まっている。
本授業では、その基礎となる細胞を単位とした生体システムを扱う数理的な手法や関連トピックを概説する。まず細胞システムの数理モデルの理解と解析に不可欠な反応速度論の導入を行う。次にそれを応用した生体機能の解析例について、実験的背景と数理的なモデルを合わせて講義する。
モデルは決定論的なモデルに限定し、数理の技術的側面よりは、いかに生体機能の理解に数理モデルが活用できるのかに重点を置く。 対象とする細胞機能としては、細胞の運命決定、分子認識、環境シグナル感知、細胞記憶、細胞振動現象、外環境への適応、内因的変動へのロバスト性などの問題を扱う。具体的な実験的知見は主に単細胞生物のそれを紹介するが、関連する多細胞生物の現象についても言及する予定である。
なお、本授業では微分方程式に基づく決定論的な解析のみを扱う。1細胞のゆらぎやその解析に必要な確率的なモデリングについ学びたい場合には、「数理情報学特別講義 Ⅳ：確率生命現象と情報処理の数理」(4820-1029)の履修をすすめる。
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