Sep. 2025, Japan Society of Protistology, The Award of the Japan Society of Protistology in the Field of Protistological Research　　　　　　　　　　　　　　　
種々原生生物の行動と運動に関する生物物理学的研究
Yukinori Nishigami

2024, 第6回物質・デバイス共同研究賞 基盤共同研究　　　　　　　　　　　　　　　
リザリア生物を用いた微小管系アメーバ運動の解析
野村真未;中垣 俊之;佐藤 勝彦;西上 幸範

Oct. 2018, 日本原生生物学会, 第51回日本原生生物学会大会ベストプレゼンテーション賞　　　　　　　　　　　　　　　
繊毛虫の固液界面への集合
西上 幸範

Nov. 2014, 日本原生生物学会, 奨励賞　　　　　　　　　　　　　　　
試験管内再構築系を用いたアメーバ運動における細胞質ゾル-ゲル変換機構に関する研究
西上 幸範

Statistical and mechanical analysis of multi-pseudopodial locomotion in a testate amoeba, Arcella sp.
Genta MATSUMOTO, Atsushi TANIGUCHI, Mami NOMURA, Satoshi SHIMANO, Jean-Paul RIEU, Katsuhiko SATO, Toshiyuki NAKAGAKI, Yukinori NISHIGAMI
Proceedings of the Japan Academy, Series B, Jan. 2026, [Peer-reviewed], [Last author, Corresponding author]
Scientific journal

Geometrical preference of anchoring sites in the unicellular organism Stentor coeruleus
Syun Echigoya, Takuya Ohmura, Katsuhiko Sato, Toshiyuki Nakagaki, Yukinori Nishigami
21 Jul. 2025

Linear contraction of stress fibers generates cell body rotation
Chika Okimura, Syu Akiyama, Yukinori Nishigami, Ryota Zaitsu, Tatsunari Sakurai, Yoshiaki Iwadate
Cell Reports Physical Science, 07 Feb. 2025, [Peer-reviewed], [International Magazine]
English, Scientific journal, Fish epidermal keratocytes, which rapidly repair wounds, comprise a frontal crescent-shaped lamellipodium and a rear rugby-ball-shaped cell body. The cell body rotates like a wheel during migration. Stress fibers are arranged along the seams of the rugby ball. Here, we show the linear contraction of stress fibers to be the driving force for rotation. We constructed a toy mechanical robot of the cell body that consisted of a soft cylinder with a contractile coil. From its motion, it was predicted that contraction of the stress fibers would deform the soft cell body and that the deformed cell body would push against the substrate to generate torque. This prediction was confirmed by the observation of stress fiber dynamics in migrating cells. Knowledge gained from this unique migration mechanism has the potential to be used in the design of biomimetic soft robots.

Measurement of protoplasmic streaming over the entire body of Physarum plasmodium, and estimation of the transport and mixing of protoplasma through the intricate vein network
Yo Sato, Charles Fosseprez, Yukinori Nishigami, Katsuhiko Sato, Hiroshi Orihara, Toshiyuki Nakagaki
Biophysics and Physicobiology, Jan. 2025, [Peer-reviewed]
English, Scientific journal

Cellular Ethological Dynamics in Diorama Environments
Yukinori Nishigami, Itsuki Kunita, Katsuhiko Sato, Toshiyuki Nakagaki
Journal of the Physical Society of Japan, 15 Dec. 2023, [Peer-reviewed], [Invited]
Scientific journal

Three-dimensional architecture and assembly mechanism of the egg-shaped shell in testate amoeba Paulinella micropora
Mami Nomura, Keisuke Ohta, Yukinori Nishigami, Takuro Nakayama, Kei-Ichiro Nakamura, Kenjiro Tadakuma, Josephine Galipon
Frontiers in Cell and Developmental Biology, 11, Frontiers Media SA, 04 Sep. 2023, [Peer-reviewed]
Scientific journal, Unicellular euglyphid testate amoeba Paulinella micropora with filose pseudopodia secrete approximately 50 siliceous scales into the extracellular template-free space to construct a shell isomorphic to that of its mother cell. This shell-constructing behavior is analogous to building a house with bricks, and a complex mechanism is expected to be involved for a single-celled amoeba to achieve such a phenomenon; however, the three-dimensional (3D) structure of the shell and its assembly in P. micropora are still unknown. In this study, we aimed to clarify the positional relationship between the cytoplasmic and extracellular scales and the structure of the egg-shaped shell in P. micropora during shell construction using focused ion beam scanning electron microscopy (FIB-SEM). 3D reconstruction revealed an extensive invasion of the electron-dense cytoplasm between the long sides of the positioned and stacked scales, which was predicted to be mediated by actin filament extension. To investigate the architecture of the shell of P. micropora, each scale was individually segmented, and the position of its centroid was plotted. The scales were arranged in a left-handed, single-circular ellipse in a twisted arrangement. In addition, we 3D printed individual scales and assembled them, revealing new features of the shell assembly mechanism of P. micropora. Our results indicate that the shell of P. micropora forms an egg shape by the regular stacking of precisely designed scales, and that the cytoskeleton is involved in the construction process.

Caenorhabditis elegans transfers across a gap under an electric field as dispersal behavior
Takuya Chiba, Etsuko Okumura, Yukinori Nishigami, Toshiyuki Nakagaki, Takuma Sugi, Katsuhiko Sato
Current Biology, 33, 13, 2668, 2677.e3, Elsevier BV, Jul. 2023, [Peer-reviewed]
Scientific journal

Light-sheet microscopy reveals dorsoventral asymmetric membrane dynamics of Amoeba proteus during pressure-driven locomotion
Atsushi Taniguchi, Yukinori Nishigami, Hiroko Kajiura-Kobayashi, Daisuke Takao, Daisuke Tamaoki, Toshiyuki Nakagaki, Shigenori Nonaka, Seiji Sonobe
Biology Open, 12, 2, 10.1242/bio.059671, The Company of Biologists, 15 Feb. 2023, [Peer-reviewed], [Lead author, Corresponding author]
Scientific journal, ABSTRACT

Amoebae are found all around the world and play an essential role in the carbon cycle in the environment. Therefore, the behavior of amoebae is a crucial factor when considering the global environment. Amoebae change their distribution through amoeboid locomotion, which are classified into several modes. In the pressure-driven mode, intracellular hydrostatic pressure generated by the contraction of cellular cortex actomyosin causes the pseudopod to extend. During amoeboid locomotion, the cellular surface exhibits dynamic deformation. Therefore, to understand the mechanism of amoeboid locomotion, it is important to characterize cellular membrane dynamics. Here, to clarify membrane dynamics during pressure-driven amoeboid locomotion, we developed a polkadot membrane staining method and performed light-sheet microscopy in Amoeba proteus, which exhibits typical pressure-driven amoeboid locomotion. It was observed that the whole cell membrane moved in the direction of movement, and the dorsal cell membrane in the posterior part of the cell moved more slowly than the other membrane. In addition, membrane complexity varied depending on the focused characteristic size of the membrane structure, and in general, the dorsal side was more complex than the ventral side. In summary, the membrane dynamics of Amoeba proteus during pressure-driven locomotion are asymmetric between the dorsal and ventral sides.

This article has an associated interview with the co-first authors of the paper.

Switching of behavioral modes and their modulation by a geometrical cue in the ciliate Stentor coeruleus
Echigoya, S., Sato, K., Kishida, O., Nakagaki, T., Nishigami, Y.
Frontiers in Cell and Developmental Biology, 10, 1021469, 01 Nov. 2022, [Peer-reviewed], [Last author, Corresponding author], [International Magazine]
Scientific journal

Simple dynamics underlying the survival behaviors of ciliates
Takuya Ohmura, Yukinori Nishigami, Masatoshi Ichikawa
Biophysics and Physicobiology, 19, e190026, Biophysical Society of Japan, Aug. 2022, [Peer-reviewed], [Invited], ［Internationally co-authored］, [Domestic magazines]
Scientific journal

Dynamic control of microbial movement by photoswitchable ATP antagonists
Sampreeth Thayyil, Yukinori Nishigami, Md. Jahirul Islam, P. K. Hashim, Ken{\textquotesingle}ya Furuta, Kazuhiro Oiwa, Jian Yu, Min Yao, Toshiyuki Nakagaki, Nobuyuki Tamaoki
Chemistry – A European Journal, 28, 30, e2022008, Wiley, 25 Mar. 2022, [Peer-reviewed], [Lead author], [International Magazine]
English, Scientific journal

Binocular stereo-microscopy for deforming intact amoeba
Kenji Matsumoto, Yukinori Nishigami, Toshiyuki Nakagaki
Optics Express, 30, 2, 2424, The Optical Society, 17 Jan. 2022, [Peer-reviewed], [International Magazine]
Scientific journal

Accumulation of Tetrahymena pyriformis on Interfaces
Kohei Okuyama, Yukinori Nishigami, Takuya Ohmura, Masatoshi Ichikawa
Micromachines, 12, 11, 1339, 1339, MDPI AG, 30 Oct. 2021, [Peer-reviewed]
Scientific journal

Near-wall rheotaxis of the ciliate Tetrahymena induced by the kinesthetic sensing of cilia
Takuya Ohmura, Yukinori Nishigami, Atsushi Taniguchi, Shigenori Nonaka, Takuji Ishikawa, Masatoshi Ichikawa
Science Advances, 7, 43, abi5878, American Association for the Advancement of Science ({AAAS}), 22 Oct. 2021, [Peer-reviewed], [Lead author, Corresponding author]
English, Scientific journal, Kinesthetic sensing of cilia results in upstream motility for Tetrahymena pyriformis , a typical freshwater microorganism.

Uni-cellular integration of complex spatial information in slime moulds and ciliates
Schenz, D., Nishigami, Y., Sato, K., Nakagaki, T.
Current Opinion in Genetics and Development, 57, 78, 83, Aug. 2019, [Peer-reviewed]
English, Scientific journal

Influence of cellular shape on sliding behavior of ciliates
Nishigami, Y., Ohmura, T., Taniguchi, A., Nonaka, S., Manabe, J., Ishikawa, T., Ichikawa, M.
Communicative and Integrative Biology, 11, 4, 2018, [Peer-reviewed], [Lead author]
Scientific journal

Simple mechanosense and response of cilia motion reveal the intrinsic habits of ciliates
Ohmura, T., Nishigami, Y., Taniguchi, A., Nonaka, S., Manabe, J., Ishikawa, T., Ichikawa, M.
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 115, 13, 3231, 3236, 2018, [Peer-reviewed], [Lead author]
Scientific journal

The neck deformation of Lacrymaria olor depending upon cell states
Ryuji Yanase, Yukinori Nishigami, Masatoshi Ichikawa, Tohru Yoshihisa, Seiji Sonobe
Journal of Protistology, 51, 1, 6, 2018, [Peer-reviewed], [Lead author]
English, Scientific journal

Active Materials Integrated with Actomyosin
Hiroaki Ito, Masahiro Makuta, Yukinori Nishigami, Masatoshi Ichikawa
JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN, 86, 10, 101001, Oct. 2017, [Peer-reviewed]
English, Scientific journal

Protein import complexes in the mitochondrial outer membrane of Amoebozoa representatives
Dorota Buczek, Malgorzata Wojtkowska, Yutaka Suzuki, Seiji Sonobe, Yukinori Nishigami, Monika Antoniewicz, Hanna Kmita, Wojciech Makalowski
BMC GENOMICS, 17, Feb. 2016, [Peer-reviewed]
English, Scientific journal

Non-periodic oscillatory deformation of an actomyosin microdroplet encapsulated within a lipid interface
Yukinori Nishigami, Hiroaki Ito, Seiji Sonobe, Masatoshi Ichikawa
SCIENTIFIC REPORTS, 6, Jan. 2016, [Peer-reviewed], [Lead author]
English, Scientific journal

Wrinkling of a spherical lipid interface induced by actomyosin cortex
Hiroaki Ito, Yukinori Nishigami, Seiji Sonobe, Masatoshi Ichikawa
Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics, 92, 6, American Physical Society, 21 Dec. 2015, [Peer-reviewed], [Lead author]
English, Scientific journal

Reconstruction of Active Regular Motion in Amoeba Extract: Dynamic Cooperation between Sol and Gel States
Yukinori Nishigami, Masatoshi Ichikawa, Toshiya Kazama, Ryo Kobayashi, Teruo Shimmen, Kenichi Yoshikawa, Seiji Sonobe
PLoS ONE, 8, 8, 05 Aug. 2013, [Peer-reviewed], [Lead author]
English, Scientific journal

静電気力を用いた C. elegans の高速跳躍
佐藤 勝彦, 西上 幸範, 生物物理, 65, 2, 74, 76, Apr. 2025, [Peer-reviewed], [Invited]
Japanese

Behavior of protists in some rather complicated situation -Focusing on the example of plasmodial slime mold-
越後谷 駿, 西上 幸範, 佐藤 勝彦, 中垣 俊之, Japanese Journal of Ecology, 74, 2, 203, 213, Apr. 2025, [Peer-reviewed], [Invited]
Japanese

Extracellular Structure-Constructing System Acquired by Unicellular Organisms
Mami NOMURA, Yukinori NISHIGAMI, Seibutsu Butsuri, 65, 4, 197, 200, 2025, [Peer-reviewed]
Biophysical Society of Japan

Amoeboid movement utilizes the shape coupled bifurcation of an active droplet to boost ballistic motion
H. Ebata, Y. Nishigami, H. Fujiwara, S. Kidoaki, M. Ichikawa, 06 Feb. 2024
One of the essential functions of living organisms is spontaneous migration
through the deformation of their body, such as crawling, swimming, and walking.
Depending on the size of the object, the efficient migratory mode should be
altered because the contribution from the inertial and frictional forces acting
on the object switches. Although the self-propelling motion characterizing
active matter has been extensively studied, it is still elusive how a living
cell utilizes the mode switching of the self-propulsion. Here, we studied the
migration dynamics of amoeboid movement of free-living amoeba, Amoeba proteus,
for starved and vegetative phases, as typified by dynamic and stationary
states, respectively. Fourier-mode analysis on the cell shape and migration
velocity extracted two characteristic migration modes, which makes a
coexistence of amoeboid-swimmer like random motion and the active-droplet like
ballistic motion. While the amoeboid-swimmer mode governs random motion, the
active-droplet mode performs non-negligible contribution on the migration
strength. By employing the symmetry argument of the active-droplet, we discover
the supercritical pitchfork bifurcation of the migration velocity due to the
symmetry breaking of the cell shape represents the switching manner from the
motionless state to the random and the ballistic motions. Our results suggest
that sub-mm sized A. proteus utilizes both shape oscillatory migration of
deformed-swimmer driven by surface wave and convection based mass transfer,
called blebbing, as like as cm-sized active droplet to optimize the movement
efficiency.

原生生物の行動と運動 ー単細胞真核生物の生存戦略ー
西上幸範, 可視化情報, 44, 169, 11, 14, 01 Jan. 2024, [Invited], [Lead author, Last author, Corresponding author]

Voltage Response of STM Tunneling Currents on Microtubules: Proposal of a New Neural Model by Quantum Reduction with Entanglement
Yutaro Teranishi, Keiji Nakatsugawa, Yukinori Nishigami, Toshiyuki Nakagaki, Koichi Ichimura, Yuta Fukuda, Satoshi Tanda, Proceedings of the 29th International Conference on Low Temperature Physics (LT29), 22 May 2023, [Peer-reviewed]
Journal of the Physical Society of Japan

First person – Atsushi Taniguchi and Yukinori Nishigami
Biology Open, 12, 2, 15 Feb. 2023
ABSTRACT

First Person is a series of interviews with the first authors of a selection of papers published in Biology Open, helping researchers promote themselves alongside their papers. Atsushi Taniguchi and Yukinori Nishigami are co-first authors on ‘ Light-sheet microscopy reveals dorsoventral asymmetric membrane dynamics of Amoeba proteus during pressure-driven locomotion’, published in BiO. Atsushi is a postdoc in the lab of Toshiyuki Nakagaki at Research Institute for Electronic Science, Hokkaido University, Kita-Ward Sapporo, Japan, investigating algorithms for collective space exploration and use in ciliates and amoebae. Yukinori is an assistant professor in the lab of Toshiyuki Nakagaki at the Research Institute for Electronic Science, Hokkaido University, Kita-Ward Sapporo, Japan, investigating the behavior of protists., The Company of Biologists

Environment-adaptive transport network in Physarum plasmodium
中垣俊之, 佐藤勝彦, 西上幸範, BSJ-Review, 13, 151, Aug. 2022, [Peer-reviewed], [Invited], [International Magazine]
Japanese

Studies on bleb-driven cell locomotion using reconstituted systems　　　　　　　　　　　　　　　
Yukinori Nishigami, Hiroaki Ito, Masatoshi Ichikawa, BSJ-Review, 6, 82, 91, 2015, [Peer-reviewed], [Lead author]
Japanese

原生生物学事典
梁瀬隆二, 西上幸範, 3-7 運動関連装置
朝倉書店, May 2023, 9784254171815, viii, 446p, 図版 [4] p, Japanese, [Contributor]

原生生物学事典
谷口篤史, 西上幸範, 2-2-2 ツブリネア
朝倉書店, May 2023, 9784254171815, viii, 446p, 図版 [4] p, Japanese, [Contributor]

原生生物学事典
谷口篤史, 西上幸範, 2-2-1 ディスコセア
朝倉書店, May 2023, 9784254171815, viii, 446p, 図版 [4] p, Japanese, [Contributor]

原生生物学事典
谷口篤史, 西上幸範, 2-2 アメーボゾア
朝倉書店, May 2023, 9784254171815, viii, 446p, 図版 [4] p, Japanese, [Contributor]

Quantum electromagnetic response of microtubules　　　　　　　　　　　　　　　
奥寺幹, 寺西優太郎, 中津川啓治, 藤井敏之, 西上幸範, 中垣俊之, 市村晃一, 丹田聡, 丹田聡
日本物理学会, 2024
2024 - 2024

Response measurement on a micro-swimmer against flow　　　　　　　　　　　　　　　
市川正敏, 小林琢実, 大村拓也, 西上幸範
日本物理学会, 2024
2024 - 2024

Bioconvection patterns of the ciliate Tetrahymena to asymmetric boundary conditions　　　　　　　　　　　　　　　
松井健安, 奥山紘平, 川又生吹, 西上幸範, 谷茉莉, 角五彰, 市川正敏
日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2024
2024 - 2024

ウズツボカムリのチリモ摂取過程とワムシ付着による移動行動の報告　　　　　　　　　　　　　　　
釜屋憲彦, 西上幸範, 谷口篤史, 中垣俊之
日本動物行動学会大会, 2024
2024 - 2024

構造物存在下におけるソライロラッパムシの固着前行動　　　　　　　　　　　　　　　
越後谷駿, 越後谷駿, 佐藤勝彦, 岸田治, 中垣俊之, 西上幸範
日本原生生物学会大会, 2024
2024 - 2024

ウズツボカムリの餌環境依存的な探索行動と仮足動態変化　　　　　　　　　　　　　　　
釡屋憲彦, 中垣俊之, 谷口篤史, 西上幸範
日本原生生物学会大会, 2024
2024 - 2024

水場環境における変形菌の生存戦略　　　　　　　　　　　　　　　
石浦卓也, 中垣俊之, 西上幸範, 佐藤勝彦
日本原生生物学会大会, 2024
2024 - 2024

Visualization of protists’ locomotion and behavior-Survival strategies of unicellular organisms-　　　　　　　　　　　　　　　
西上幸範
可視化情報シンポジウム, 2023
2023 - 2023, [Invited]

変形菌の水場環境での振る舞い　　　　　　　　　　　　　　　
石浦卓也, 中垣俊之, 佐藤勝彦, 西上幸範
日本原生生物学会大会講演要旨集, 2023
2023 - 2023

有殻アメーバArcella sp.の運動特性とその機構　　　　　　　　　　　　　　　
松本絃汰, 佐藤勝彦, 佐藤勝彦, 中垣俊之, 中垣俊之, 西上幸範, 西上幸範
日本原生生物学会大会講演要旨集, 2023
2023 - 2023

細胞周囲の幾何形状に応じた繊毛虫ラッパムシの固着場所選択行動　　　　　　　　　　　　　　　
越後谷駿, 佐藤勝彦, 佐藤勝彦, 岸田治, 中垣俊之, 中垣俊之, 西上幸範, 西上幸範
日本原生生物学会大会講演要旨集, 2023
2023 - 2023

Deformation-induced mode bifurcation of the amoeboid migration　　　　　　　　　　　　　　　
江端宏之, 西上幸範, 藤原央典, 木戸秋悟, 市川正敏
日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2022
2022 - 2022

Accumulation of ciliates Tetrahymena on interfaces and its diffusion model　　　　　　　　　　　　　　　
奥山紘平, 西上幸範, 大村拓也, 市川正敏
日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2022
2022 - 2022

Switching of behavioral modes and its modulation in narrow spaces, in the ciliate, Stentor coeruleus　　　　　　　　　　　　　　　
越後谷駿, 佐藤勝彦, 佐藤勝彦, 岸田治, 中垣俊之, 中垣俊之, 西上幸範, 西上幸範
日本原生生物学会大会講演要旨集, 2022
2022 - 2022

Mechanical model for the pattern formation of the slime mold: as a system of the coupled oscillators　　　　　　　　　　　　　　　
高橋奏太, 中垣俊之, 西上幸範, 佐藤勝彦
日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2022
2022 - 2022

Left-right asymmetric pattens of Chlamydomonas under symmetric conditions　　　　　　　　　　　　　　　
佐藤勝彦, 飯塚洸介, 神谷律, 若林憲一, 西上幸範, 中垣俊之
日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2022
2022 - 2022

How to make a shelter in the shape of an egg, learn from testate amoeba　　　　　　　　　　　　　　　
野村真未, 西上幸範, 市川正敏, 中山卓郎, 太田啓介, 中村桂一郎
日本植物生理学会年会(Web), 2021
2021 - 2021

The nematode Caenorhabditis elegans’ phoretic behaviour to insects using an electrostatic field　　　　　　　　　　　　　　　
千葉拓也, 杉琢磨, 西上幸範, 中垣俊之, 佐藤勝彦
日本生態学会大会講演要旨(Web), 2021
2021 - 2021

Microtubules as a quantum nerves considered from the anesthetic effect　　　　　　　　　　　　　　　
寺西優太郎, 中津川啓治, 中津川啓治, 西上幸範, 中垣俊之, 市村晃一, 江花昭哉ショーン, 丹田聡
日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2021
2021 - 2021

The property of migration and traction by Arcella sp.　　　　　　　　　　　　　　　
松本絃汰, 西上幸範, 西上幸範, 佐藤勝彦, 佐藤勝彦, 中垣俊之, 中垣俊之
日本原生生物学会大会講演要旨集, 2021
2021 - 2021

有殻アメーバの頑健な卵型被殻形成における力学的最適化　　　　　　　　　　　　　　　
野村真未, 西上幸範, 市川正敏, 中山卓郎, 太田啓介, 中村桂一郎
日本植物学会大会研究発表記録(CD-ROM), 2021
2021 - 2021

Fluid Dynamic Model Reveals a Mechano-sensing System Underlying the Behavior of Ciliates
Takuya OHMURA, Yukinori NISHIGAMI, Masatoshi ICHIKAWA
Seibutsu Butsuri, Jan. 2021, Biophysical Society of Japan, Japanese
Jan. 2021 - Jan. 2021, Ciliates are microorganisms found in water environments that feed by accumulating close to solid-liquid interfaces such as pond bottom and waterweed surface. The ability of swimming ciliates to remain near surfaces is crucial for efficient nutrient acquisition. Here, we investigated the dynamics of the near-surface swimming behavior. In our experiments, the cilia of these ciliates lost their propelling activity when encountering a surface, suggesting they have a mechano-sensing system, and the ciliate slid along the surface. Our simulations revealed that not only the loss of ciliary activity but also the cell body aspect ratio was critical for this sliding motion., [Invited]

An asymmetric aggregation pattern of Chlamydomonas generated by symmetric photo-irradiation.　　　　　　　　　　　　　　　
Yukinori Nishigami
Active Matter Workshop 2021, Jan. 2021, Invited oral presentation
[Invited]

有殻アメーバの卵型被殻建築の4Dイメージング解析　　　　　　　　　　　　　　　
野村真未, 西上幸範, 市川正敏, 中山卓郎, 太田啓介, 中村桂一郎
日本植物学会大会研究発表記録(CD-ROM), 2020
2020 - 2020

流れ場における遊泳原生生物の生存戦略　　　　　　　　　　　　　　　
西上 幸範
第9回分子モーター討論会, Jun. 2019
[Invited]

遊泳繊毛虫の走流性　　　　　　　　　　　　　　　
大村拓也, 大村拓也, 西上幸範, 市川正敏
日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2019
2019 - 2019

オオアメーバの細胞運動の光応答　　　　　　　　　　　　　　　
西上幸範, 藤原央典, 市川正敏
日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2019
2019 - 2019

細胞質分裂機構を目指した再構築系の開発　　　　　　　　　　　　　　　
竹中亮太, 西上幸範, 宮崎牧人, 市川正敏
日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2019
2019 - 2019

アクトミオシンを内包した細胞サイズドロップレット内部の微小粒子の異常拡散　　　　　　　　　　　　　　　
幕田将宏, 西上幸範, 市川正敏
日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2019
2019 - 2019

細胞質分裂機構を目指した再構築系開発の試み　　　　　　　　　　　　　　　
竹中亮太, 西上幸範, 宮崎牧人, 市川正敏
日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2019
2019 - 2019

アクトミオシンで構成された細胞サイズアクティブマテリアルのダイナミクス　　　　　　　　　　　　　　　
幕田将宏, 西上幸範, 市川正敏
日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2019
2019 - 2019

Sliding behavior of ciliates near a wall.　　　　　　　　　　　　　　　
Yukinori Nishigami
Joint meeting of the Korean society of protistologists and the Japan society of protistology, Jul. 2018
[Invited]

繊毛虫の固液界面への集合　　　　　　　　　　　　　　　
西上幸範, 大村拓也, 市川正敏
日本原生生物学会大会講演要旨集, 2018
2018 - 2018

アクトミオシンを封入した細胞サイズ液滴中の微小粒子の拡散　　　　　　　　　　　　　　　
幕田将宏, 西上幸範, 市川正敏
日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2018
2018 - 2018

アクトミオシン内包ドロップレットの揺らぎ解析　　　　　　　　　　　　　　　
幕田将宏, 西上幸範, 市川正敏
日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2018
2018 - 2018

壁付近における繊毛虫遊泳:実験と流体数値計算　　　　　　　　　　　　　　　
大村拓也, 西上幸範, 市川正敏, 眞鍋準一, 石川拓司
日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2017
2017 - 2017

せん断流れ下における繊毛虫遊泳運動　　　　　　　　　　　　　　　
大村拓也, 西上幸範, 市川正敏
日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2017
2017 - 2017

Amoeba proteusの光走速性　　　　　　　　　　　　　　　
西上幸範, 藤原央典, 市川正敏
日本原生生物学会大会講演要旨集, 2017
2017 - 2017

脂質-重膜に囲まれたアクトミオシン内包ドロップレットの変形と揺らぎの解析　　　　　　　　　　　　　　　
幕田将宏, 西上幸範, 市川正敏
日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2017
2017 - 2017

アクトミオシンによる脂質一重膜の変形と揺らぎの解析　　　　　　　　　　　　　　　
幕田将宏, 西上幸範, 市川正敏
日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2017
2017 - 2017

ロクロクビムシのプロボーシスの伸縮機構　　　　　　　　　　　　　　　
梁瀬隆二, 西上幸範, 吉久徹, 園部誠司
日本原生生物学会大会講演要旨集, 2017
2017 - 2017

オオアメーバの細胞運動解析　　　　　　　　　　　　　　　
藤原央典, 西上幸範, 市川正敏
日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2016
2016 - 2016

Tetrahymenaの走流性に関する研究　　　　　　　　　　　　　　　
西上幸範, 大村拓也, 市川正敏
日本原生生物学会大会講演要旨集, 2016
2016 - 2016

原生生物の運動機構研究から見えてくる生命の原理　　　　　　　　　　　　　　　
園部誠司, 西上幸範, 谷口篤史, 山岡望海, 小橋川剛
日本原生生物学会大会講演要旨集, 2016
2016 - 2016

脂質-重膜液滴に封入した細胞骨格蛋白質による膜変形　　　　　　　　　　　　　　　
幕田将宏, 西上幸範, 市川正敏
日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2016
2016 - 2016

Deformation and fluctuation of amoeba extract droplets　　　　　　　　　　　　　　　
Nishigami Yukinori, Ito Hiroaki, Sonobe Seiji, Ichikawa Masatoshi
Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan, 2016, The Physical Society of Japan (JPS), Japanese
2016 - 2016

Shape analyses of amoeboid cells in bleb-driven motion　　　　　　　　　　　　　　　
Fujiwara H., Nishigami Y., Ito H., Ichikawa M.
Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan, 2016, The Physical Society of Japan (JPS), Japanese
2016 - 2016

Mechanism of bleb-driven amoeboid locomotion　　　　　　　　　　　　　　　
Yukinori Nishigami, Hiroaki Ito, Masatoshi Ichikawa
Japanese Journal of Protozoology, 2016, Japanese
2016 - 2016

Celluar shape deformation and locomotion of free-living amoeba, Amoeba proteus.　　　　　　　　　　　　　　　
Yukinori Nishigami
The Japan society of protistology and Korean society of protistologists joint meeting 2015, Nov. 2015
[Invited]

自由生活型アメーバAmoeba proteusの運動機構　　　　　　　　　　　　　　　
西上幸範
日本寄生虫学会大会プログラム・抄録集, 2015
2015 - 2015

生体高分子と相互作用する柔らかい膜の形態変化　　　　　　　　　　　　　　　
伊藤弘明, 西上幸範, 市川正敏
日本物理学会講演概要集(CD-ROM), 2015
2015 - 2015

Athermal fluctuation of a lipid monolayer driven by molecular motors　　　　　　　　　　　　　　　
Ito Hiroaki, Nishigami Yukinori, Sonobe Seiji, Ichikawa Masatoshi
Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan, 2015, The Physical Society of Japan (JPS), Japanese
2015 - 2015

Analyses of trajectory and deformation mode of Amoeba proteus　　　　　　　　　　　　　　　
Fujiwara Hisanori, Nishigami Yukinori, Ichikawa Masatoshi
Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan, 2015, The Physical Society of Japan (JPS), Japanese
2015 - 2015

Amoeba proteusの単離細胞膜が示す自発曲率と生細胞三次元曲率に関する研究　　　　　　　　　　　　　　　
西上幸範, 谷口篤史, 野中茂紀, 園部誠司, 市川正敏
日本原生生物学会大会講演要旨集, 2014
2014 - 2014

自由生活型アメーバの単離細胞膜が示すRolling構造と細胞膜3次元曲率に関する研究　　　　　　　　　　　　　　　
西上幸範, 谷口篤史, 野中茂紀, 園部誠司, 市川正敏
日本植物学会大会研究発表記録, 2014
2014 - 2014

試験管内再構築系を用いたアメーバ運動における細胞質ゾルゲル転移機構に関する研究　　　　　　　　　　　　　　　
西上幸範
日本原生生物学会大会講演要旨集, 2014
2014 - 2014

再構成アメーバシステムが見せるアメーバ運動　　　　　　　　　　　　　　　
市川正敏, 西上幸範, 新免輝男, 吉川研一, 園部誠司
日本物理学会講演概要集, 2013
2013 - 2013

再構成アメーバ運動における流動特性のPIV解析　　　　　　　　　　　　　　　
市川正敏, 西上幸範, 新免輝男, 吉川研一, 園部誠司
日本物理学会講演概要集, 2013
2013 - 2013

Amoeba proteusの単離細胞膜が示すローリング構造に関する研究　　　　　　　　　　　　　　　
西上幸範, 谷口篤史, 野中茂紀, 市川正敏, 園部誠司
日本原生動物学会プログラム講演要旨, 2013
2013 - 2013

Amoeba proteusのアメーバ運動における膜および細胞質動態の三次元解析　　　　　　　　　　　　　　　
谷口篤史, 西上幸範, 小林弘子, 高尾大輔, 新免輝男, 野中茂紀, 園部誠司
日本原生動物学会プログラム講演要旨, 2012
2012 - 2012

ラクリマリアのプロボーシスの伸縮機構　　　　　　　　　　　　　　　
梁瀬隆二, 西上幸範, 新免輝男, 園部誠司
日本原生動物学会プログラム講演要旨, 2012
2012 - 2012

アメーバ運動における糖衣の機能　　　　　　　　　　　　　　　
西上幸範, 西上幸範, 池谷仁里, 柴田理加, 谷口篤史, 新免輝男, 園部誠司
日本原生動物学会プログラム講演要旨, 2012
2012 - 2012

アメーバ運動による動的ゾル-ゲル変換機構　　　　　　　　　　　　　　　
西上幸範, 西上幸範, 市川正敏, 谷口篤史, 小林(梶浦)弘子, 新免輝男, 野中茂紀, 吉川研一, 園部誠司
日本原生動物学会プログラム講演要旨, 2011
2011 - 2011

アメーバ運動における内と外　　　　　　　　　　　　　　　
園部誠司, 西上幸範, 谷口篤史
日本動物学会大会予稿集, 2011
2011 - 2011

The sol-gel conversion induced by shear stress during amoeboid-like movement of the in vitro amoeba(Cell biology 1,The 49th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan)　　　　　　　　　　　　　　　
Nishigami Yukinori, Ichikawa Masatoshi, Shimmem Teruo, Yoshikawa Kenichi, Sonobe Seiji
Seibutsu Butsuri, 2011, The Biophysical Society of Japan General Incorporated Association, English
2011 - 2011

生物系のための物理学　　　　　　　　　　　　　　　
北海道大学
2024 - Present

Soft Matter Physics Nonlinear Phenomenon　　　　　　　　　　　　　　　
Hokkaido University
2020 - 2024

Functional and Regulatory Life Science Nonlinear Phenomenon　　　　　　　　　　　　　　　
Hokkaido University
2020 - 2024

Freshman Seminar Science in our daily life　　　　　　　　　　　　　　　
Hokkaido University
2019 - 2024

数学総合講義Ⅰ「数理で読み解く生物行動学」　　　　　　　　　　　　　　　
北海道大学
2024

大学院共通授業科目（一般科目）：自然科学・応用科学：ナノテクノロジー・ナノサイエンス概論Ⅰ 「細胞内の運動性ナノ構造物」　　　　　　　　　　　　　　　
北海道大学
2023

数学総合講義Ⅰ「数理で読み解く生物行動学」　　　　　　　　　　　　　　　
北海道大学
2022

Special Lecture in Biology　　　　　　　　　　　　　　　
Konan University
2019

Karenia属赤潮原因藻の遊泳および接着機構の解明
科学研究費助成事業
01 Apr. 2024 - 31 Mar. 2027
西上 幸範
日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 24K09388

環境連成力学を基盤とした微生物行動シミュレータの開発
科学研究費助成事業
10 Sep. 2021 - 31 Mar. 2026
石川 拓司, 上野 裕則, 西上 幸範
本年度は研究の立ち上げを行い、大型計算機を入札により導入した。主要な研究実績は以下の通りである。
１．クラミドモナスが流れに逆らって泳ぐ性質（走流性）を示すことを発見した。実験と理論、数値シミュレーションを融合し、そのメカニズムが遊泳の非定常性からくることを明らかにした（Omori, et al., J. Fluid Mech. 2021）。 ２．さまざまな遊泳モードを持つ微生物の2体干渉の解析を行い、干渉運動の相図を作成した。これにより、微生物干渉の体系的な理解が進んだ（Darveniza, et al., Phys. Rev. Fluids,2022）。 ３．数値解析手法の高度化にも取り組み、汎用性の高い境界要素法と近接場が得意な潤滑理論を融合させたLT-BEMを開発した。この手法を用いることで、微生物運動の解析精度が大幅に改善することを示した（Ishikawa, J. Comp. Phys., 2022）。 ４．開発した微生物行動シミュレータをバイオフィルムの形成過程へと展開した。複雑流路内に形成されるストリーマーの形成過程を、細胞スケールからメゾスケールで計算した。そして、マクロなレオロジー特性とストリーマー形状の関係を解明した（Kitamura, et al., J. R. Soc. Interface, 2021）。 ５．開発した微生物行動シミュレータを酵母の発酵過程へと展開し、培養時の輸送現象を定量的に調べた。培養容器内にプラスチックごみを模擬した物体を混入させると、ブラジルナッツ効果が現れることを発見した。この成果はSoft Matter誌の背表紙を飾り、プレスリリースされた（Srivastava, et al., Soft Matter, 2021）。
日本学術振興会, 学術変革領域研究(A), 東北大学, 21H05308

人工･天然バイオ界面現象の理解に基づく生体親和性材料の設計・合成　　　　　　　　　　　　　　　
CORE2-Aラボ
Apr. 2025 - Mar. 2026
田中賢, 林智広, 中垣俊之, 西上幸範, 大村拓也, 櫻井保志, 井関隆之
人と知と物質で未来を創るクロスオーバーアライアンス, 2025C002

膜融合によって駆動する人工細胞系の開発　　　　　　　　　　　　　　　
若手FS課題研究
2025
曽宮正晴, 西上幸範
人と知と物質で未来を創るクロスオーバーアライアンス, Coinvestigator

再構成アプローチで解明するダイナミンの膜切断機構とその破綻に起因する疾患発症機序
科学研究費助成事業
07 Oct. 2019 - 31 Mar. 2023
竹田 哲也, 内橋 貴之, 竹居 孝二, 西上 幸範, 谷 知己
今年度は，Dynamin 2の異常で起こる筋疾患である先天性ミオパチーについて，研究の進展があった．先天性ミオパチーの一つである中心核ミオパチー（Centronuclear Myopathy; CNM）の患者では，骨格筋の興奮収縮連関に必要な細胞膜の陥入構造（T管）の形成異常により，筋収縮が正常に起こらない．先行研究で，Dynamin 2の遺伝子上のSNV（一塩基変異）が，CNM発症に関与することが示されていた．そこで，CNM変異型のDynamin 2の膜リモデリング機能異常について，in vitro再構成系による分子レベルの解析と，筋芽細胞を用いた細胞レベルの解析を行った．その結果，①Dynamin 2は，T管構造の安定化に必要であること，②CNM変異型Dynamin 2は，膜切断に必要なGTPアーゼ活性が恒常的に亢進しており，T管構造の形成異常が起こることを明らかにした（Fujise et al., JBC 2021）．さらに，③CNM患者のコホート解析で同定された意義不明SNVから，in vitroおよび細胞レベルの解析法を用いて疾患責任SNVを同定することに成功した（Fujise et al., bioRxiv 2021）．
今年度は，新型コロナウィルスの影響もあり，イギリスへの渡航およびチームによるオンサイトミーティングを延期せざるをえなかった．しかし，研究代表者がオーガナイズした第58回日本生物物理学会年会のシンポジウム「膜のリモデリングと組織化の分子基盤」（web開催）に国際共同研究者のMcMahon博士（MRC分子生物学研究所）をゲストスピーカーとして招聘し，最新の知見についての講演をしていただき，その後チームメンバーとのディスカッションを行った．
日本学術振興会, 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B)), 岡山大学, 19KK0180

原生生物の行動原理の解明　　　　　　　　　　　　　　　
次世代研究者育成プログラム
2018 - 2023
西上幸範
国立研究開発法人科学技術振興機構, Principal investigator

外的物理環境変化に対する赤潮原因藻の行動変化　　　　　　　　　　　　　　　
北海道ガス研究助成制度
2023
西上幸範
北海道ガス, Principal investigator

Active Matter across Scales for Novel Materials　　　　　　　　　　　　　　　
創成特定研究事業
2022
角五彰, 景山義之, 西上幸範, Evgeny PODOLSKIY, 住野 豊
北海道大学, Coinvestigator

繊毛虫の走流性メカニズムの研究　　　　　　　　　　　　　　　
研究助成
2020 - 2021
西上幸範
クリタ水・環境科学振興財団, Principal investigator

高速3次元可視化法を用いたスイクダムシの行動の定量化　　　　　　　　　　　　　　　
研究開発助成事業 若手研究人材育成事業 若手研究人材・ネットワーク育成補助金
2021
西上幸範
公益財団法人北海道科学技術総合振興センター, Principal investigator

Analysis of higher order F-actin structures in bleb-driven amoeboid locomotion using a reconstituted system
Grants-in-Aid for Scientific Research
26 Apr. 2017 - 31 Mar. 2020
西上 幸範
ブレブ駆動型アメーバ運動は組織中を移動する接着性真核細胞が一般に行う運動様式で、多くの生命現象において重要であることが示されている。生細胞を用いた研究からアクチン高次構造制御タンパク質がこの運動に重要であることが示唆されているが、このアクチン高次構造が細胞を構成するタンパク質や細胞膜などに対し具体的にどのように作用するのかは十分に理解されていない。そこで、本研究ではブレブ駆動型アメーバ運動を試験管内で再構築し、アクチン高次構造を任意に変化させることで、この構造と運動の関係を明らかにするとこを目的とする。
本年度は研究計画に従い前年度に作製、至適化したブレブ駆動型アメーバ運動試験管内再構築系に、数種類のアクチン高次構造を変化させるアクチン結合タンパク質を追加し、それぞれの運動に対する影響を調べた。アクチン結合タンパク質の追加によって、膜形状の非平衡揺らぎ特性や形状発展のモードが大きく影響を受けるということがわかった。また、これらの原因を調べるため、これらアクチン結合タンパク質を加えた際のアクチン溶液の粘弾性特性に関しても調べた。その結果、粘弾性特性が同等であっても膜形状の非平衡揺らぎや形状発展は異なるという状態が存在することを発見した。
本研究によって、アクチン結合タンパク質が膜の形状変化に大きな影響を与え、その際、粘弾性特性以外の要素の重要性が示唆された。次の目標は、その機構の詳細の解明である。そのためには、膜の粘弾性特性などを定量的に測定する必要がある。また、アクチン結合タンパク質の種類によって膜への封入可能な条件が異なるため、それぞれの状態を単純に比較することはできないということも問題点として挙げられる。今後、これらを改善することで本分野の大きな進歩があると期待される。
Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for JSPS Fellows, 17J06827

原生生物におけるプライミング効果　　　　　　　　　　　　　　　
次世代研究者リーダー育成共同研究助成
2020
西上幸範、森本琢
北海道大学⼈材育成本部, Principal investigator

Amoeba proteusの単離細胞膜が示すRolling構造に関する研究　　　　　　　　　　　　　　　
笹川科学研究助成
2014
西上幸範
公益財団法人 日本科学協会, Principal investigator

新規モデルシステムを用いたアメーバ運動機構の解明
科学研究費助成事業
2010 - 2012
西上 幸範
アメーバ運動の運動機構としては仮足先端部分でのアクチンの重合が重要であると考えられてきたが、近年、ブレブ依存的アメーバ運動と呼ばれるもう一つの機構が多種の細胞で確認されている。しかしながら、その機構に関しては不明な点が多い。その原因としては、ブレブ依存的アメーバ運動は細胞全体が関わる運動であるため、詳細な解析や生化学的研究などが困難であるということが挙げられる。私はこのような問題を解決するために、これまで独自に開発した試験管内再構築系を用いて研究を行ってきた。この系は「細胞抽出液中にアクトミオシン溶液を注入すると、アクトミオシン溶液がアメーバ運動様の動きを示す」という系である。
再構築系と生細胞が行うブレブ依存的アメーバ運動の類似性を示すため、運動中のアクチンを蛍光ファロイジンにより可視化した。その結果、運動を行うアクトミオシン溶液では運動に先立ち、表層部分にアクチンが局在し、さらに仮足様構造の伸長方向ではアクチンの破壊が起こることが確認された。この挙動はこれまで報告されている生細胞のブレブ依存的アメーバ運動におけるアクチンの挙動と等しい。次に、アクトミオシン溶液の収縮過程を詳細に観察し、その過程にMahadevan-Pomeau Model(1999)を適用したところ、収縮過程中にはアクトミオシン溶液の表層部分が収縮し表面力を上昇させていることが示唆された。また、仮足形成過程を観察し、表面収縮力の散逸と流体力学的散逸を考慮することで、仮足形成時における表面力の相対値を見積もった。その結果、アクトミオシン溶液と表面力の関係は正の相関を持つことが分かった。したがってこの系は、仮足様構造を形成する際、界面張力といった力ではなく表層部分の収縮力を用いて新たな仮足形成を行っていることが示唆された。以上の事からこの系がブレブ依存的アメーバ運動とよく似た機構で動いていることが示された。
日本学術振興会, 特別研究員奨励費, 兵庫県立大学, 10J10340