学部後期課程

学内のオンライン授業の情報漏洩防止のため，URLやアカウント、教室の記載は削除しております。
最終更新日：2026年10月16日

授業計画や教室は変更となる可能性があるため、必ずUTASで最新の情報を確認して下さい。
UTASにアクセスできない方は、担当教員または部局教務へお問い合わせ下さい。

理論生物学

計算論的生命科学入門：数理解析から情報学的なアプローチまで Understanding Dynamics and Functions of Cellular Systems: Theoretical analysis and bioinformatics

生体は、その素過程である細胞レベルから多細胞レベルまで、多様なダイナミクスと様々な機能を有する。
近年イメージングやシーケンシングの発展によりこれら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として、複雑な細胞や細胞集団のダイナミクスやそれに付随する機能を理解するための数理が生命科学においてますます重要になっている。このような分野は神経科学における計算論的神経科学をより広い生命現象に拡大しているという点で、計算論的生命科学と呼ぶべきものである。

本授業では計算論的生命科学への導入として、どのような生命機能をどのような数理的アプローチや視点を用いて扱うことができるのか。そしてそれは、どんな情報学的・物理的な問題とも関連しているのかをオムニバス的な構成で紹介する。

本授業では2025年度まで、より基礎的な化学反応論などの基礎知識を解説してきた。授業参加者については、これらについての自習用の過去録画などへのアクセスも提供する（あくまで意欲のある人向けのマテリアルで授業で必須になるものでは有りません）。

MIMA Search

時間割／共通科目コード

コース名

教員

学期

時限

0560540

FSC-BI4B16L1

理論生物学

小林　徹也

火曜1限

マイリストに追加

マイリストから削除

講義使用言語

日本語

単位

実務経験のある教員による授業科目

他学部履修

可

開講所属

理学部

授業計画

初回(4月7日)は以下を行う：　1：ガイダンス, 　2：細胞システムのダイナミクスと機能：計算論的な観点とその歴史(Introduction) 初回は出席は取りません。またハイブリッドで開催します（リンクは以下を参照）。 UTOLに初回ガイダンスの動画へのリンクをアップしてあります。２回目以降から参加を検討している方はガイダンス動画を見て参加をお願いします。以降、下記よりトピックを受講者のバックグラウンドなどを考慮して選択する。今年度取り上げないトピックの一部については、過去の講義動画のオンデマンドマテリアルも受講者には提供する。 3. 細胞化学感知の最適性：大腸菌は最適に匂いを嗅ぐか？ 4. 強化学習としての免疫系：なぜ未知の外敵を学び、対応できるのか？ 5. 細胞ゆらぎと変動環境への適応：進化とギャンブルの関係性 6. 多細胞系の分化ポテンシャル地形と勾配流：階層性を持つポテンシャル構造と化学・熱力学ポテンシャルとの対応 7. 生体ネットワークの制御：生体システム制御の方法と限界 8. 細胞のロバスト応答性：離散構造に基づく生体機能 9. 自己複製にともなう拘束と普遍性(細胞の成長則) また以下の基礎的な内容についての動画などを自習用に提供する：【理論生物学の基礎と】・反応速度論・微分方程式・フィードバックループ・反応の物理化学・細胞集団のモデリング【細胞の非線形応答とその機能】・反応過程の縮約と実効的方程式(Michaelis-Menten, Hill 方程式) ・細胞反応と非線形応答と細胞の分子認識(シグナル伝達系・免疫応答) 【細胞システムのロバストネス】・環境変動への適応と化学走性(完全適応) ・分子濃度変化に対するロバストネス(絶対濃度補償性)

授業の方法

講義による。

成績評価方法

レポートによって評価する。詳細についてはガイダンス時に伝える。

履修上の注意

各問題についての具体的な生物学的な知識は仮定しないが、DNAやタンパク質、セントラルドグマ、化学反応などの基本的事項は理解していることが望ましい。数理的な側面については、線形代数や微分方程式の基礎(学部1,2年生程度)、確率やベイス推定・確率過程の導入については勉強したことがあることを想定する。追試・追レポート等がある場合は、理学部3号館412講義室前掲示板、生物情報HP（http://www.bs.s.u-tokyo.ac.jp/*****）に掲載するので注意すること。

戻る