角膜炎の形を「数式」で説明-角膜ヘルペスの多様な病変の形を数理モデルで再現-

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2026-02-25 九州大学

九州大学の三浦岳教授らは、角膜ヘルペスの多様な病変形態を数理モデルで再現することに成功した。角膜ヘルペスは枝状や先端が丸く膨らんだ形、免疫抑制下で広がる形など特徴的な見た目で診断されるが、その形成機構は不明だった。本研究では、ウイルス感染拡大と宿主免疫応答の相互作用を組み込んだモデルを構築し、パラメータの違いにより典型的病変や偽樹枝状角膜炎の形態まで再現可能であることを示した。病変の「形」に理論的説明を与え、病態理解や臨床研究の基盤となる成果であり、論文はBulletin of Mathematical Biologyに掲載された。

角膜炎の形を「数式」で説明-角膜ヘルペスの多様な病変の形を数理モデルで再現-
左:緑の染色液と青色光を用いて観察した角膜炎の病変。 右:数理モデルによって再現された病変の形。

<関連情報>

樹状角膜炎における病変パターン形成の数理モデル Mathematical Modeling of Lesion Pattern Formation in Dendritic Keratitis

Mari Masunaga,Reo Shimatani,Kazumi Shinozaki,Tomohiro Iida,Yoshinao Oda & Takashi Miura
Bulletin of Mathematical Biology  Published:25 February 2026
DOI:https://doi.org/10.1007/s11538-026-01598-3

Abstract

Dendritic keratitis is a form of eye infection caused by herpes simplex virus (HSV). The virus spreads via direct cell-to-cell infection among corneal epithelial cells. This leads to the formation of dendritic lesions characterized by terminal bulbs at their tips. Under immunosuppression, the condition may progress to geographic keratitis, which is a map-shaped lesion with dendritic tails. The mechanism of this pattern formation remains to be elucidated. In this study, we propose a mathematical model to elucidate the mechanisms of lesion pattern formation in dendritic keratitis. Our model shows that increased production of infection-suppressive cytokines induces dendritic patterns with terminal bulbs, whereas reduced cytokine levels lead to geographic patterns. Furthermore, altering the spatial distribution of cytokine production can reproduce dendritic tails. By including external cytokine secretion, we could reproduce tapered lesions observed in non-HSV keratitis. By clarifying the mechanisms behind terminal bulb formation and reproducing atypical lesion morphologies, our findings enhance the understanding of herpetic keratitis and highlight the utility of mathematical modeling in ophthalmology.

医療・健康
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