放射線誘導のDNA二本鎖切断（DSB）が細胞死、突然変異、そして重大な進化的ボトルネックを引き起こす。古典的な経験的モデル、たとえば線形二次（LQ）枠組みは、集団レベルの生存を信頼性高く予測する一方で、腫瘍再発や放射線耐性の永続細胞の出現のような臨界的で稀な事象を支配する本質的な単一細胞の確率性を覆い隠している。この隔たりを埋めるために、DSBの連続的な誘導と修復をフェラー（Feller）の平方根過程としてモデル化する、数学的に厳密な確率微分方程式（SDE）枠組みを構築する。焦点（foci）モーメントの厳密な閉形式を導出することで、計算的に負荷の高いモンテカルロシミュレーションを回避する非常に効率的な最大尤度推定（MLE）パイプラインを確立し、経験的な単一細胞の\gamma-H2AXデータから決定論的な修復速度と内在的な分子ノイズを直接抽出できるようにする。さらに、Feynman-Kac形式を用いて累積損傷ハザードをこの動力学モデルに統合することで、枠組みは微視的な第一原理から古典的なマクロなLQ生存トポロジーを巧みに再構成する。加えて体系的な感度解析から、進化に関する基本的な二重性が明らかになる。すなわち、初期の物理的損傷は加法的に作用するのに対し、細胞の最終的運命は損傷ハザード率と内在的分子ノイズ強度のトレードオフによって支配される非線形な生存応答によって決まる。重要な点として、本研究は分子ノイズが集団の生存を本質的に高めることを示す。Jensenの不等式に支配される確率分散は、非遺伝的なベットヘッジ機構として働き、損傷負荷が一時的に低い細胞を選好することで集団を緩衝する。最終的に、この厳密な確率的枠組みは微視的な生物物理とマクロなデモグラフィックをつなぎ、放射線耐性の進化的起源に関する深いメカニズム的洞察を与える。
https://doi.org/10.64898/2026.08.30.748070