
生命は、多様な細胞が相互作用しながら形と機能を生み出す現象です。その過程は、遺伝子・分子、細胞、組織、器官・個体という複数の階層をまたいだ形態形成、情報処理、運動、力学の協調現象です。これらの生命現象を理解するためには、定量的なデータと、物理学・数学・力学に基づく理論モデルやコンピュータシミュレーションを統合することが不可欠です。私たちの研究室では、理論的アプローチと実験データ解析を組み合わせ、細胞の情報処理、細胞運動、細胞集団の協調的運動、そして細胞・多細胞レベルのメカノケミカルな自己組織化を研究し、生命システムがロバストな集団ダイナミクスを生み出す原理の解明を目指しています。
研究テーマ
- 細胞や多細胞システムのキラリティ
- 生命システムのメカにケミカル自己組織化
- 様々な階層に現れる生命の集団運動
主要論文
Shibata T.
Geometric framework for curvature-dependent collective behavior of polar active agents on curved surfaces.
Physical Review E
113(2), 055406 (2026)
doi: 10.1103/mxgg-9w4l
Nakaya Y, Tarama M, Tasaki S, et al.
Migrating mesoderm cells self-organize into a dynamic meshwork structure during chick gastrulation
eLife
14, e84749 (2025)
doi: 10.7554/elife.84749
Yamamoto T, Ishibashi T, Mimori-Kiyosue Y, et al.
Epithelial cell chirality emerges through the dynamic concentric pattern of actomyosin cytoskeleton.
eLife
14, e102296 (2025)
doi: 10.7554/elife.102296
Bhattacherjee B, Hayakawa M, Shibata T.
Structure formation induced by non-reciprocal cell–cell interactions in a multicellular system
Soft Matter
20(12), 2739-2749 (2024)
doi: 10.1039/d3sm01752d
Tarama M, Shibata T.
Pattern formation and the mechanics of a motor-driven filamentous system confined by rigid membranes.
Physical Review Research
4, 043071 (2022)
doi: 10.1103/PhysRevResearch.4.043071
Wen FL, Kwan CW, Wang YC, Shibata T.
Autonomous epithelial folding induced by an intracellular mechano–polarity feedback loop.
PLOS Computational Biology
17(12), e1009614 (2021)
doi: 10.1371/journal.pcbi.1009614
Hayakawa M, Hiraiwa T, Wada Y, et al.
Polar pattern formation induced by contact following locomotion in a multicellular system.
eLife
9, e53609 (2020)
doi: 10.7554/eLife.53609
Kono K, Yoshiura S, Fujita I, et al.
Reconstruction of Par-dependent polarity in apolar cells reveals a dynamic process of cortical polarization.
eLife
8, e45559 (2019)
doi: 10.7554/eLife.45559.001
Sekine R, Shibata T, Ebisuya M.
Synthetic mammalian pattern formation driven by differential diffusivity of Nodal and Lefty.
Nature communications
9(1), 5456 (2018)
doi: 10.1038/s41467-018-07847-x
Ogura Y, Wen FL, Sami MM, et al.
A Switch-like Activation Relay of EGFR-ERK Signaling Regulates a Wave of Cellular Contractility for Epithelial Invagination.
Developmental cell
46(2), 162-172 (2018)
doi: 10.1016/j.devcel.2018.06.004
Wen FL, Wang YC, Shibata T.
Epithelial Folding Driven by Apical or Basal-Lateral Modulation: Geometric Features, Mechanical Inference, and Boundary Effects.
Biophysical journal
112(12), 2683-2695 (2017)
doi: 10.1016/j.bpj.2017.05.012
Sato K, Hiraiwa T, Maekawa E, et al.
Left–right asymmetric cell intercalation drives directional collective cell movement in epithelial morphogenesis.
Nature Communications
6, 10074 (2015)
doi: 10.1038/ncomms10074
Sato K, Hiraiwa T, Shibata T.
Cell Chirality Induces Collective Cell Migration in Epithelial Sheets.
Physical Review Letters
115(18), 188102 (2015)
doi: 10.1103/PhysRevLett.115.188102
Hiraiwa T, Nagamatsu A, Akuzawa N, et al.
Relevance of intracellular polarity to accuracy of eukaryotic chemotaxis.
Physical Biology
11(5), 056002 (2014)
doi: 10.1088/1478-3975/11/5/056002
Nishikawa M, Horning M, Ueda M, Shibata T.
Excitable Signal Transduction Induces Both Spontaneous and Directional Cell Asymmetries in the Phosphatidylinositol Lipid Signaling System for Eukaryotic Chemotaxis.
Biophysical Journal
106(3), 723-734 (2014)
doi: 10.1016/j.bpj.2013.12.023
Shibata T, Nishikawa M, Matsuoka S, Ueda M.
Intracellular Encoding of Spatiotemporal Guidance Cues in a Self-Organizing Signaling System for Chemotaxis in Dictyostelium Cells.
Biophysical Journal
105(9), 2199-2209 (2013)
doi: 10.1016/j.bpj.2013.09.024
Inomata H, Shibata T, Haraguchi T, Sasai Y.
Scaling of Dorsal-Ventral Patterning by Embryo Size-Dependent Degradation of Spemann's Organizer Signals.
Cell
153(6), 1296-1311 (2013)
doi: 10.1016/j.cell.2013.05.004
Hiraiwa T, Baba A, Shibata T.
Theoretical model for cell migration with gradient sensing and shape deformation.
European Physical Journal E
36(4), 32 9 (2013)
doi: 10.1140/epje/i2013-13032-1
Baba A, Hiraiwa T, Shibata T.
Directional sensing of deformed cells under faint gradients.
Physical Review E
86(6), 060901 5 (2012)
doi: 10.1103/PhysRevE.86.060901
Shibata T, Nishikawa M, Matsuoka S, Ueda M.
Modeling the self-organized phosphatidylinositol lipid signaling system in chemotactic cells using quantitative image analysis.
Journal of Cell Science
125(21), 5138-5150 (2012)
doi: 10.1242/jcs.108373
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柴田達夫TLのエッセイが産経新聞の連載「科学の中身」に掲載されました




