雨宮 隆 (アメミヤ タカシ)

AMEMIYA Takashi

所属組織

大学院環境情報研究院 自然環境と情報部門

職名

教授

生年

1964年

研究分野・キーワード

非線形,非平衡,複雑系,非線形化学反応,生化学反応,代謝ダイナミクス,生態環境

メールアドレス

メールアドレス



取得学位 【 表示 / 非表示

  • 博士(工学) -  東京大学

学外略歴 【 表示 / 非表示

  • 2001年04月
    -
    2002年03月

      産業技術総合研究所   ナノテクノロジー研究部門   主任研究員

  • 1996年09月
    -
    2001年03月

      通商産業省工業技術院物質工学工業技術研究所   化学システム部   主任研究官

  • 1995年05月
    -
    1996年08月

      米国ウエストヴァージニア大学   化学科   博士研究員

  • 1993年04月
    -
    1995年04月

      通商産業省工業技術院物質工学工業技術研究所   化学システム部   主任研究官

  • 1993年03月
    -
    継続中

      東京大学   大学院工学系研究科化学エネルギー工学専攻博士課程修了(工学博士)   /

全件表示 >>

所属学会 【 表示 / 非表示

  • 1988年
    -
    継続中
     

    日本化学会

  • 1988年
    -
    継続中
     

    電気化学会

  • 2005年
    -
    継続中
     

    日本数理生物学会

  • 2018年
    -
    継続中
     

    電子情報通信学会

専門分野(科研費分類) 【 表示 / 非表示

  • 生命・健康・医療情報学

  • 非線形科学

  • 生物物理・化学物理・ソフトマターの物理

  • グリーン・環境化学

  • 物理化学

全件表示 >>

 

研究経歴 【 表示 / 非表示

  • 非線形化学反応

    基礎科学研究  

    研究期間:  - 

     概要を見る

    化学反応、生化学反応、材料形成過程の反応ダイナミクスの研究と理工学的応用

  • 細胞内振動反応・細胞間同期現象

    基礎科学研究  

    研究期間:  - 

     概要を見る

    がん細胞の解糖系振動反応と同期現象

  • 非線形科学

    その他の研究制度  

    研究期間:  - 

著書 【 表示 / 非表示

  • Nonlinear Behavior of a Self-Propelled Droplet Coupled with a Chemical Oscillatory Reaction

    N. J. Suematsu, Y. Mori, T. Amemiya, S. Nakata (担当: 共著 )

    Springer  2018年 ISBN: 3319643347

  • Nonlinear phenomena during the oxidation and bromination of pyrocatechol

    Takashi Amemiya and Jichang Wang (担当: 共著 )

    インテック  2010年01月 ISBN: 9789537619619

     概要を見る

    化学反応における非線形振動現象

  • Mathematical models for dynamics and management of algal blooms in aquatic ecosystems

    T. Amemiya, H. Serizawa, T. Sakajo, K. Itoh (担当: 共著 )

    NOVA  2009年 ISBN: 9781606927724

  • よみがえれ! 科学者魂

    佐々木聰,雨宮隆,鴨下顕彦,露下伊佐男,中田聡 (担当: 共著 )

    丸善株式会社  2009年 ISBN: 9784621081228

  • 国連ミレニアムエコシステム評価-生態系サービスと人類の将来-

    (担当: 共著 )

    オーム社  2007年03月

全件表示 >>

学位論文 【 表示 / 非表示

  • 機能性薄膜電極における電荷移動ダイナミクス

    雨宮隆

      1993年03月

    学位論文(博士)   単著

論文 【 表示 / 非表示

  • Chemical wave propagation in the Belousov-Zhabotinsky reaction controlled by electrical potential

    Masakazu Kuze, Mari Horisaka, Nobuhiko J. Suematsu, Takashi Amemiya, Oliver Steinbock, Satoshi Nakata

    The Journal of Physical Chemistry A ( American Chemical Society )  123   4853 - 4857   2019年05月  [査読有り]

    共著

  • Modeling studies of heterogeneities in glycolytic oscillations in HeLa cervical cancer cells

    Takashi Amemiya, Kenichi Shibata, Yichen Du, Satoshi Nakata, Tomohiko Yamaguchi

    Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science ( American Institute of Physics )  29   033132-1 - 033132-10   2019年03月  [査読有り]

    共著

     概要を見る

    Previous experiments demonstrated that a population of HeLa cells starved of glucose or both glucose and serum exhibited a strong heterogeneity in the glycolytic oscillations in terms of the number of oscillatory cells, periods of oscillations, and duration of oscillations. Here, we report numerical simulations of this heterogeneous oscillatory behaviors in HeLa cells by using a newly developed mathematical model. It is simple enough that we can apply a mathematical analysis, but captures the core of the glycolytic pathway and the activity of the glucose transporter (GLUT). Lognormal distributions in the values of the four rate constants in the model were obtained from the experimental distributions in the periods of oscillations. Thus, the heterogeneity in the periods of oscillations can be attributed to the difference in the rate constants of the enzymatic reactions. The activity of GLUT is found to determine whether the HeLa cells were oscillatory or non-oscillatory under the same experimental conditions. Simulation with log-normal distribution of the maximum uptake velocity of glucose and the four randomized rate constants based on the log-normal distributions successfully reproduced the time-dependent number of oscillatory cells (oscillatory ratios) under the two starving conditions. The difference in the initial values of the metabolites has little effect on the simulated results.

    DOI

  • 細胞の代謝振動と生命機能

    雨宮 隆

    信学技報(電子情報通信学会技術研究報告) ( 電子情報通信学会 )  118 ( 448 ) 9 - 11   2019年02月

    単著

  • How to decide window-sizes of smoothing methods: A goodness of fit criterion for smoothing oscillations data

    Kenichi Shibata, Takashi Amemiya

    IEICE TRANSACTIONS on Electronics ( 電子情報通信学会 )  E102-C ( 2 ) 143 - 146   2019年02月  [査読有り]

    共著

  • Response of secondary metabolites to Cu in the Cu-hyperaccumulator lichen Stereocaulon japonicum

    Nakajima Hiromitsu, Fujimoto Naoki, Yamamoto Yoshikazu, Amemiya Takashi, Itoh Kiminori

    ENVIRONMENTAL SCIENCE AND POLLUTION RESEARCH   26 ( 1 ) 905 - 912   2019年01月

    共著

    Web of Science DOI

全件表示 >>

総説・解説記事 【 表示 / 非表示

  • 生物・生態系の機能的階層構造と多重安定性-非線形科学から見た生態環境問題-

    京都大学数理解析研究所講究録   1522   120 - 135   2006年12月

    総説・解説(大学・研究所紀要)   単著

  • 複雑性の科学が捉えた生態環境問題-予測と解決への展望-

    科学   76 ( 10 ) 1047 - 1052   2006年10月

    総説・解説(学術雑誌)   単著

  • インピーダンス法(1)

    宇井幸一,竹内謙

    電気化学および工業物理化学   74 ( 4 ) 351 - 357   2006年04月

    総説・解説(学術雑誌)   共著

  • 電気化学測定法

    実験化学講座(触媒化学,電気化学)   25   221 - 234   2006年01月

    総説・解説(その他)   単著

  • 生態系を複雑系の見方で捉える-湖沼の富栄養化を例として-

    雨宮 隆

    化学と教育   53 ( 7 ) 390 - 393   2005年

    総説・解説(学術雑誌)   単著

全件表示 >>

工業所有権 【 表示 / 非表示

  • アオコの除去方法

    特願 特願2009-105196  特許 特許第5614828号

    雨宮隆,比田井淳,伊藤公紀

学術関係受賞 【 表示 / 非表示

  • 電気化学会進歩賞(佐野賞)

    1997年   電気化学会   電位変調分光法を用いた薄膜電極内の電荷移動ダイナミクスに関する研究  

    受賞者:  雨宮隆

科研費(文科省・学振)獲得実績 【 表示 / 非表示

  • がん細胞とアストロサイトにおける解糖系振動および同期現象の解明と応用

    基盤研究(B)

    研究期間:  2019年04月  -  2022年03月  代表者:  雨宮 隆

     概要を見る

    細胞のエネルギー代謝に着目すると,がん細胞とアストロサイトは特殊な類似性をもっている。すなわち,がん細胞とアストロサイトは通常の細胞とは違い,好気的環境でも嫌気呼吸である解糖系を亢進させる。このような代謝特性から,両細胞が解糖系振動を起こすと期待される。本研究では,HeLa細胞以外のがん細胞に加え,アストロサイトの解糖系振動をはじめて観測することを目指している。がん細胞とアストロサイトの解糖系振動と同期現象を対比させて研究することにより,生物学的な特徴や機能が解糖系という根源的な代謝系から議論できるものと期待される。本研究は,がんの早期発見や脳の機能障害の診断などの医学的な応用も期待される。

  • 生物はなぜ振動・同期するのか-酵母細胞における解糖系振動現象の生命機能の解明-

    基盤研究(C)

    研究期間:  2014年04月  -  2017年03月  代表者:  雨宮 隆

     概要を見る

    本研究では生物の振動・同期の生命機能を解明することを目的とした。従来,酵母細胞はある一定以上の細胞密度を越えなけば解糖系振動を行さないと考えられていたが,酵母細胞は孤立していても1細胞レベルで解糖系振動反応を起こすことを実験的に確認した。解糖系の数理モデル解析により,振動的解糖反応は定常的解糖反応よりもエネルギーの獲得効率が7~8%程度高いことが示された。また,酵母細胞をアルギン酸マイクロカプセルに封入し細胞密度を高めると細胞集団は解糖系振動反応を完全に同期させることを実験的に明らかにした。酵母と代謝類似性をもつがん(HeLa)細胞の解糖系振動反応を1細胞レベルで初めて観察した。

  • 湖沼生態系の空間情報と多重安定性理論を応用した社会生態モデリング研究

    基盤研究(C)

    研究期間:  2008年04月  -  2011年03月  代表者:  雨宮 隆

     概要を見る

    本研究では,はじめに生態系の多重安定理論を応用し,生物間相互作用を利用することで富栄養化湖沼生態系を回復できることを数理生態モデルから明らかにした.次に,相模湖および津久井湖を対象とし,1960年代から2007年までの約40年間の水質・土地利用等のデータをGISを用いて総括的に解析することで,両湖におけるアオコの発生の原因や特徴を時空間的な視点から解明した.その結果,両湖における富栄養化の要因である窒素については大気由来の窒素であることが強く示唆された.集水域の社会・経済的な状況,環境要件等で富栄養化が避けられない湖沼においても,生物間相互作用を利用すれば環境修復が可能であることが示された.

  • 富栄養化湖沼生態系の多重安定性と物質循環機構に基づく保全生態学研究

    基盤研究(C)

    研究期間:  2005年04月  -  2007年03月  代表者:  雨宮隆

     概要を見る

    富栄養化湖沼生態系の生態学的安定性と物質循環機構を解明し湖沼環境の修復手法を提言することを目的とした.アオコの原因藻類の一種である藍藻類.Microeystis aeruginosa,これを捕食する鞭毛虫類Monas guttula,細菌類Pseudomonas putida等から構成される連続培養系のマイクロコズムを構成し,栄養塩(窒素・リン)濃度を環境パラメータとしたモデル湖沼生態系の個体群動態と多重安定性について評価・解析を行った.栄養塩濃度とpHを制御した実験から,M.guttulaの藻類に対する捕食効果には一種のトレード・オフ関係が存在することがわかった.即ち,M.guttulaの増殖速度は藻類の成長に有利な高栄養状態であるほど高くなるが,高栄養状態ではM.aeruginosaの光合成活性が高くなるために溶液のpHがアルカリ側にシフトすることで,M.guttulaの増殖速度が低下した.また,中程度の栄養塩濃度では,M.guttulaの初期投入個体数に応じて,M.aeruginosaが絶滅する場合と生き残る場合の実験結果が得られ,数理モデルで得られていた多重安定性の可能性が示唆された.また,栄養塩濃度とM.aeruginosaの細胞内生体分子組成の関係を調べると,栄養塩濃度が高い場合は対数増殖期に,細胞内のグリコーゲンと脂質が増加することが分かった.即ち,富栄養化した状態では,水中の栄養塩が藻類によって効率よく吸収され,成長に大きく寄与することが示唆された. さらに,温暖化等の影響で湖沼の水温が高くなることを想定した新しい数理モデルを構成した.藍藻類の成長率が水温に比例すると考えると,夏期の水温に臨界点があり,その水温を越える年は藍藻類が大増殖し,超えない年は抑制されるという多重安定性の特徴が示された.この結果は,相模湖・津久井湖における水温制御(エアレーション)の効果を示す過去20年以上の観測データを良く説明できた.また,植栽が藍藻類の制御に有効であることや,湖沼生態系の管理には,不確実性を考慮した順応的管理(フィードバック制御)が重要であることを指摘した.

  • 非線形性に基づく人工物システムの強化 研究課題

    基盤研究(C)

    研究期間:  2017年07月  -  2020年03月  代表者:  中田 聡

全件表示 >>

その他競争的資金獲得・外部資金受入状況 【 表示 / 非表示

  • 生態系の機能的階層構造と非線形相互作用に基づく環境複雑系研究

    提供機関:  科学技術振興機構  JST研究シーズ探索プログラム

    研究期間: 2010年01月  -  2010年12月  代表者:  雨宮隆

  • 確率共鳴:ノイズによる微弱信号の非線形化学センシング

    提供機関:  経済産業省  通商産業省一般会計科学技術振興調整費

    研究期間: 1998年04月  -  1999年03月  代表者:  雨宮隆

  • 非線形化学システムにおける情報変換とその制御に関する研究

    提供機関:  経済産業省  通商産業省一般会計鉱工業技術振興調整費

    研究期間: 1995年04月  -  1999年03月  代表者:  山口智彦

研究発表 【 表示 / 非表示

  • Determination of rhythmic oscillations in time series data by a neighboring interval autocorrelation function

    Kenichi Shibata, Takashi Amemiya

    10th International Conference on Molecular Electronics & Bioelectronics  (Nara Kasugano Intl. Forum, Nara, Japan)  2019年06月26日   The Japan Society of Applied Physics (JSAP)

  • Photosensitive BZ studies in Morgantown

    Takashi Amemiya  [招待有り]

    The Interdisciplinary Impact of Nonlinear Chemical Dynamics  (Morgantown, WV, USA)  2019年05月17日   West Virginia University

  • 金ナノ粒子生成反応におけるカテコール誘導体とヒドロキノンの化学量論比

    大原康彦,柴田賢一,雨宮隆

    日本化学会 第99春季年会(2019)  (甲南大学)  2019年03月16日   日本化学会

  • ヒト子宮頚がんHeLa細胞のスフェロイド培養時の細胞接着因子発現が解糖系振動反応に及ぼす影響の調査

    髙橋純平,柴田賢一,雨宮隆

    第28回 非線形反応と協同現象研究会  (東京工科大学,蒲田キャンパス)  2018年12月15日   非線形反応と協同現象研究会

  • 遺伝子の発現抑制と異化経路の阻害による前立腺がん細胞の増殖抑制に向けた基礎研究

    酒巻里菜,柴田賢一,雨宮隆

    第28回 非線形反応と協同現象研究会  (東京工科大学,蒲田キャンパス)  2018年12月15日   非線形反応と協同現象研究会

全件表示 >>

共同研究希望テーマ 【 表示 / 非表示

  • がん細胞の代謝振動

  • 細胞の代謝振動

  • 細胞の代謝振動の数理モデル研究

共同・受託研究情報 【 表示 / 非表示

  • 富栄養化湖沼生態系の多重安定性と物質循環機構に基づく保全生態学研究

    国内共同研究  

    研究期間: 2005年04月  -  2008年03月 

 

担当授業科目(学内) 【 表示 / 非表示

  • 大学院環境情報学府  物質・生命と複雑系特論演習

  • 大学院環境情報学府  物質・生命と複雑系特論

  • 大学院環境情報学府  環境物理化学演習Ⅳ

  • 大学院環境情報学府  環境物理化学演習Ⅲ

  • 大学院環境情報学府  環境物理化学演習Ⅱ

全件表示 >>

担当経験のある授業科目(学外) 【 表示 / 非表示

  • 茨城大学   一般化学

  • 広島大学   反応物理化学の基礎と応用

  • 早稲田大学 先進理工学部   時間生物学

  • 放送大学   物質・生命と複雑系

  • 広島大学 大学院 理学研究科   細胞の代謝振動と同期

教育活動に関する受賞 【 表示 / 非表示

  • 非線形反応と協同現象研究会 藤枝賞

    2012年12月08日   非線形反応と協同現象研究会  

    受賞者: 大森菜津子

その他教育活動及び特記事項 【 表示 / 非表示

  • 2018年04月
    -
    2019年03月
    第28回 非線形反応と協同現象研究会   (学会等における学生の発表実績)

     概要を見る

    発表者:高橋純平(M1) タイトル:ヒト子宮頚がんHeLa細胞のスフェロイド培養時の細胞接着因子発現が解糖系振動反応に及ぼす影響の調査

  • 2018年04月
    -
    2019年03月
    日本化学会 第99春季年会(2019)   (学会等における学生の発表実績)

     概要を見る

    発表者:大原康彦(D2) タイトル:金ナノ粒子生成反応におけるカテコール誘導体とヒドロキノンの化学量論比

  • 2018年04月
    -
    2019年03月
    第28回 非線形反応と協同現象研究会   (学会等における学生の発表実績)

     概要を見る

    発表者:赤沢恵太 タイトル:光化学反応を利用した還元剤リサイクルによる金ナノ粒子合成に関する研究

  • 2018年04月
    -
    2019年03月
    第28回 非線形反応と協同現象研究会   (学会等における学生の発表実績)

     概要を見る

    発表者:麻野拓磨(M2) タイトル:ヒト子宮頸がんHeLa細胞における解糖系振動の細胞外pH依存性

  • 2018年04月
    -
    2019年03月
    第28回 非線形反応と協同現象研究会   (学会等における学生の発表実績)

     概要を見る

    発表者:酒巻里菜(M2) タイトル:遺伝子の発現抑制と異化経路の阻害による前立腺がん細胞の増殖抑制に向けた基礎研究

全件表示 >>

 

学外審議会・委員会等 【 表示 / 非表示

  • 三重大学大学院医学系研究科リサーチアソシエイト

    2019年04月
    -
    2020年03月

    学協会   リサーチアソシエイト

  • 電気化学会評議員

    2007年02月
    -
    2009年01月

    その他   評議員

  • 電気化学会誌編集委員会

    2005年02月
    -
    2007年01月

    その他   編集幹事

  • 電気化学会誌編集委員会

    2004年02月
    -
    2005年01月

    その他   編集委員

社会活動(公開講座等) 【 表示 / 非表示

  • 放送大学,面接授業

    放送大学  (東京) 

    2016年12月
     
     

     概要を見る

    物質や生命の世界で見られる振動現象(非線形ダイナミクス)について講義を行った。

  • 放送大学面接授業

    放送大学  (東京) 

    2018年11月
    -
    2019年01月

     概要を見る

    物質・生命と複雑系に関する授業

  • 明治大学現象数理学研究拠点主催「細胞の代謝振動とネットワーク解析」

    明治大学現象数理学研究拠点  (東京) 

    2018年11月
     
     

  • 放送大学面接授業

    放送大学  (東京) 

    2017年12月
    -
    2018年01月

     概要を見る

    物質・生命と複雑系に関する授業

  • International Workshop, Symposium on Nonlinear Sciences -The History for 30 years and Vision for The Future-

    (Tokyo, Japan) 

    2016年09月
     
     

全件表示 >>