開催趣旨
Frontiers of Physical and Mechanical Biology
第52回内藤コンファレンス 組織委員長
森 泰 生
京都大学工学研究科 教授
森 泰 生
京都大学工学研究科 教授
今日の生物学は、単一細胞の遺伝子発現、生体分子の立体構造と生体内分布の解析法に加え、ゲノム改変、幹細胞作製といった生命体の操作技術などの開発により、めざましい発展を遂げました。また、これら最新技術の大規模展開から得られる知見が、生命体の多様性と可塑性に関するわたしたちの理解をより深めてくれています。その反面、現象を丹念に観察し、その結果を深く洞察することにより新しい概念に到達するという、生物学研究にはなじみの道筋が失われつつあるように思われます。あたかも「術」が「理」を圧倒する観さえあります。元来、物理学と化学における技術的発展は生物学に大きな影響を与えてきました。化学物質は早くから薬や毒物としての生物学的重要性が認識され、脳神経系をはじめとする様々な組織の受容体シグナル伝達機構が解明されました。一方、物理学のパラメーターの変化は、特定の受容体や受容細胞だけを選んで標的にするのではなく、分子、細胞、個体が存在する「場」において例外なく生じ、全てに何らかの影響を与えます。生命現象を特定の「分子実体」に帰する要素還元主義的な方法論に、よくなじむとは言えません。
しかし、近年、温度、浸透圧、酸化還元電位の変化や、相分離、機械的刺激を細胞がどのように感知し、どのような仕組みで生体を適応変化させ、恒常性を保つかを明らかにする研究が、大きく花開こうとしています。本シンポジウムはまさに、このような物理学・物理化学的視点から生命科学にスポットライトを当て、細胞・組織・個体レベルに亘る生命現象を、物理的・機械的要因から洞察し、機構的裏付けのある新規概念の可能性を議論します。本シンポジウムでは、生理応答のみならず、分化・発生・成長を、さらに疾病を広く視野に入れています。基礎生物学から臨床医学、そして生物・医工学まで異分野の研究者が一堂に会し、新しい研究分野の礎を築く交流を深めて頂きたいと思います。
Biology today enjoys remarkable advances in technology, and along with tools to study single-cell gene expression and elucidate the 3D structure/localization of biomolecules, we also have the means to manipulate living organisms through genome modifications and stem cell methodologies. Large-scale studies using these up-to-date technologies have particularly expanded our knowledge concerning the diversity and plasticity of life. On the other hand, biology may be missing that familiar path to reach new concepts on the basis of biologists' profound insights into the data obtained through meticulous observation of phenomena. It even appears as if the avalanche of information provided by these emerging technologies is overwhelming our efforts to draw principles. From the beginning, modern biology was and still is under the strong influence of the methodologies established in physics and chemistry. With regard to chemical substances such as drugs and poisons, their biological significance has been long recognized, leading to the elucidation of receptor-mediated signal transduction mechanisms in a variety of tissues, and in particular in the nervous system. In contrast to proteins and organic molecules that selectively target their specific receptor cells and proteins, changes in physical parameters promiscuously impact molecules, cells, whole bodies of all kinds without exception, and as well their surrounding environment, meaning that physical changes cannot readily fit within the reductionistic view that ascribes a biological phenomenon to one specific molecular entity.
Finally, however, a new realm is becoming established that elucidates how temperature, osmolarity, redox potential, and phase separation and mechanical stimulation are sensed by living organisms to adapt themselves to changes of these physical parameters for maintaining homeostasis. This symposium precisely focuses on physical and physical-chemical perspectives of life. The symposium will provide physical and mechanical insights into biological phenomena elicited at different hierarchal levels ranging from individual cells to the whole body, and will discuss about new concepts. As topics of the symposium, we welcome not only physiological responses but also differentiation, development, growth and disorders/diseases. We hope to bring scientists to the symposium from different fields including basic biology, clinical medicine, and bio-medical engineering to foster crossover of their ideas and establish new foundations for future research.