インフルエンザウイルスの抗原変異予測のためのパターン発見手法に関する研究

• 研究課題/領域番号: 19300041
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 知能情報学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 伊藤 公人 北海道大学, 人獣共通感染症リサーチセンター, 准教授 (60396314)
• 研究分担者: 高田 礼人 北海道大学, 人獣共通感染症リサーチセンター, 教授 (10292062) ; 湊 真一 北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 准教授 (10374612)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 15,080千円 (直接経費: 11,600千円、間接経費: 3,480千円); 2009年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2008年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2007年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
• キーワード: 知識発見とデータマイニング / パターン発見 / アルゴリズム / 生体生命情報学 / インフルエンザウイルス / 感染症

研究概要

インフルエンザウイルスのヘマグルチニン(HA)は、人の免疫圧による選択淘汰を受け、抗原性が変化し続ける。インフルエンザの予防にはワクチン接種が有効であるが、HA上にアミノ酸置換を持つ様々な株が毎年分離されるため、翌年のワクチン株の選定が困難である。本研究では、大量のHAの遺伝子情報を利用し、抗原変異に伴うアミノ酸置換の規則性(パターン)を探索し、過去の変異に見られた規則性に基づいて将来起こりうるアミノ酸置換の予測手法を開発した。多次元空間上でウイルス変異を視覚化した結果、異なる年代のHA間の相対的な距離に規則性があることが判明した。過去12年に溯って翌年の変異を予測する試験を行った結果、本手法は、翌年の抗原変異株が持つアミノ酸置換を高い精度で予測できることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Predicting the antigenic structure of the pandemic (H1N1) 2009 influenza virus hemagglutinin (2010)
  • 著者名/発表者名: Igarashi, M., Ito, K., Yoshida, R., Tomabechi, D., Kida, H., Takada, A.
  • 雑誌名: PLoS ONE 5(1)
  • NAID: 120001804925
  • 査読あり
• [雑誌論文] Predicting the antigenic Structure of the Pandemic(H1N1)2009 Influenza Virus Hemagglutinin (2010)
  • 著者名/発表者名: Igarashi M, Ito K, Yoshida R, Tomabechi D, Kida H, Takada A
  • 雑誌名: PLoS ONE 5
  • NAID: 120001804925
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discovering networks for global propagation of influenza a (H3N2) viruses by clustering (2009)
  • 著者名/発表者名: Sata, K., Hirata, K., Ito, K., Kuboyama T.
  • 雑誌名: Lect. Notes Comput. Sc. 5712 ページ: 490-497
  • NAID: 40016819277
  • 査読あり
• [雑誌論文] Clustering the normalized compression distance for virus data (2009)
  • 著者名/発表者名: Ito, K., Zeugmann, T., Zhu, Y.
  • 雑誌名: Proceedings of the Sixth Workshop on Learning with Logics and Logics for Learning(LLLL 2009) ページ: 56-67
  • 査読あり
• [雑誌論文] インフルエンザウイルスの抗原変異予測とワクチン (2009)
  • 著者名/発表者名: 伊藤公人, 高田礼人
  • 雑誌名: VIRUS REPORT 2009 Vol. 6 No. 2
• [雑誌論文] Characterization of H3N6 avian influenza virus isolated from a wild white pelican in Zambia. (2009)
  • 著者名/発表者名: Simulundu, E., Mweene, A.S., Tomabechi, D., Hang'ombe, B.M., Ishii, A., Suzuki, Y., Nakamura, I., Sawa, H., Sugimoto, C., Ito, K., Kida, H., Saiwana, L., Takada, A.
  • 雑誌名: Arch Virol 154(9) ページ: 1517-1522
  • NAID: 120002383247
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cross-protective potential of a novel monoclonal antibody directed against antigenic site B of the hemagglutinin of influenza A viruses (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, R., Igarashi, M., Ozaki, H., Kishida, N., Tomabechi, D., Kida, H., Ito, K., Takada, A.
  • 雑誌名: PLoS Pathog 5(3)
  • NAID: 120005617294
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discovering networks for global propagation of influenza a(H3N2)viruses by clustering (2009)
  • 著者名/発表者名: Sata K, Hirata K, Ito K, Kuboyama T
  • 雑誌名: Lect.Notes Comput.Sc. 5712 ページ: 490-497
  • NAID: 40016819277
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of H3N6 avian influenza virus isolated from a wild white pelican in Zambia (2009)
  • 著者名/発表者名: Simulundu E, Mweene AS, Tomabechi D, Hang'ombe BM, Ishii A, Suzuki Y, Nakamura I, Sawa H, Sugimoto C, Ito K, Kida H, Saiwana L, Takada A
  • 雑誌名: Arch Virol. 154 ページ: 1517-1522
  • NAID: 120002383247
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cross-protective potential of a novel monoclonal antibody directed against antigenic site B of the hemagglutinin of influenza A viruses (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, R., Igarashi, M., Ozaki, H., Kishida, N., Tomabechi, D., Kida, H., Ito, K., Takada, A.
  • 雑誌名: PLoS Pathogen 5
  • NAID: 120005617294
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetically destined potentials for N-linked glycosylation of influenza virus hemagglutinin. (2008)
  • 著者名/発表者名: Igarashi, M., Ito, K., Kida, H., Takada, A.
  • 雑誌名: Virology 376(2) ページ: 323-329
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetically destined potentials for N-linked glycosylation associated with antigenic changes of influenza virus hemagglutinin (2008)
  • 著者名/発表者名: Igarashi, M., Ito, K., Kida, H., Takada, A.
  • 雑誌名: Virology 376(2) ページ: 323-329
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetically destined potentials for N-linked glycosylation associated with antigenic changes of influenza virus hemagglutinin (2008)
  • 著者名/発表者名: Igarashi, M., Ito, K., Kida, H., Takada, A.
  • 雑誌名: Virology (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Symmetric item set mining method using zero-suppressed BDDs and application to biological data (2007)
  • 著者名/発表者名: Minato, S., Ito, K.
  • 雑誌名: Trans. JSAI 22 ページ: 156-164
  • NAID: 130000058331
  • 査読あり
• [雑誌論文] Symmetric Item Set Mining Method Using Zero-suppressed BDDs and Application to Biological Data (2007)
  • 著者名/発表者名: Minato, S. and Ito, K.
  • 雑誌名: Transactions of the Japanese Society for Artificial Intelligence 22 ページ: 156-164
  • NAID: 130000058331
  • 査読あり
• [学会発表] ハミング距離空間の次元削減によるインフルエンザウイルス遺伝子変異の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 久保山哲二, 伊藤公人
  • 学会等名: 人工知能学会第77回人工知能基本問題研究会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] Inference of geographic transmission probability of influenza viruses from a large phylogenetic tree (2009)
  • 著者名/発表者名: Yanagihashi F, Ito K, Arimura H
  • 学会等名: The 20th International Conference on Genome Informatics GIW2009
  • 発表場所: PACIFICO YOKOHAMA, Yokohama, Japan
  • 年月日: 2009-12-15
• [学会発表] インフルエンザウイルスのヘマグルチニンのMDS解析と変異予測への応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 伊藤公人, 五十嵐学, 村上悌治, 喜田宏, 高田礼人
  • 学会等名: 第57回日本ウイルス学会学術集会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-10-26
• [学会発表] ホモロジーモデリング法による新型H1N1インフルエンザウイルスのヘマグルチニンの抗原構造の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐学, 伊藤公人, 吉田玲子, 喜田宏, 高田礼人
  • 学会等名: 第57回日本ウイルス学会学術集会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-10-26
• [学会発表] 愛知県でウズラから分離されたH7N6亜型鳥インフルエンザウイルスの遺伝子解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 内田裕子, 真瀬昌司, 竹前喜洋, 廣本靖明, 五十嵐学, 伊藤公人, 高田礼人, 西藤岳彦, 津田知幸, 山口成夫
  • 学会等名: 第57回日本ウイルス学会学術集会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-10-26
• [学会発表] インフルエンザウイルスのヘマグルチニンのMDS解析と変異予測への応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 伊藤公人, 五十嵐学, 村上悌治, 喜田宏, 高田礼人
  • 学会等名: 第57回日本ウイルス学会学術集会
  • 発表場所: 都市センターホテル(東京)
  • 年月日: 2009-10-26
• [学会発表] ホモロジーモデリング法による新型H1N1インフルエンザウイルスのヘマグルチニンの抗原構造の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐学, 伊藤公人, 吉田玲子, 喜田宏, 高田礼人
  • 学会等名: 第57回日本ウイルス学会学術集会
  • 発表場所: 都市センターホテル(東京)
  • 年月日: 2009-10-26
• [学会発表] 愛知県でウズラから分離されたH7N6亜型鳥インフルエンザウイルスの遺伝子解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 内田裕子, 真瀬昌司, 竹前喜洋, 廣本靖明, 五十嵐学, 伊藤公人, 高田礼人, 西藤岳彦, 津田知幸, 山口成夫
  • 学会等名: 第57回日本ウイルス学会学術集会
  • 発表場所: 都市センターホテル(東京)
  • 年月日: 2009-10-26
• [学会発表] Clustering the normalized compression distance for virus data (2009)
  • 著者名/発表者名: Ito K, Zeugmann T, Zhu Y
  • 学会等名: The Sixth Workshop on Learning with Logics and Logics for Learning(LLLL 2009)
  • 発表場所: Kyodai Kaikan, Kyoto, Japan
  • 年月日: 2009-06-06
• [学会発表] 木の最適ラベリング問題とその進化系統樹への応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 柳橋史成, 伊藤公人, 有村博紀
  • 学会等名: 第16回バイオ情報学研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-03-06
• [学会発表] Inference of Geographic Transmission Probability of Influenza Viruses from a Large Phylogenetic Tree (2009)
  • 著者名/発表者名: Yanagihashi, F., Ito, K., Arimura, H.
  • 学会等名: The 20th International Conference on Genome Informatics GIW2009
  • 発表場所: Yokohama, Japan
• [学会発表] インフルエンザウイルスHA遺伝子の塩基配列上に潜在する糖鎖付加ポテンシャルの解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐学, 伊藤公人, 喜田宏, 高田礼人
  • 学会等名: 第56回日本ウイルス学会学術集会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2008-10-26
• [学会発表] 順序付き部分グループ列分割のためのコントラストセットマイニングアルゴリズム (2008)
  • 著者名/発表者名: 谷口剛, 伊藤公人, 原口誠
  • 学会等名: 第22回人工知能学会全国大会
  • 発表場所: 旭川
  • 年月日: 2008-06-13
• [学会発表] 塩基およびアミノ酸配列における共変異集合を列挙する高速アルゴリズム (2008)
  • 著者名/発表者名: 伊藤公人, 谷口剛, 村上悌治, 有村博紀, 原口誠
  • 学会等名: 第12回バイオ情報学研究会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2008-03-04
• [学会発表] 塩基およびアミノ酸配列における共変異集合を列挙する高速アルゴリズム (2008)
  • 著者名/発表者名: 伊藤公人, 谷口剛, 村上悌治, 有村博紀, 原口誠
  • 学会等名: 第12回バイオ情報学研究会
  • 発表場所: 九州大学(福岡市)
  • 年月日: 2008-03-04
• [学会発表] コントラストセットマイニングに基づく順序付きグループ列分割手法 (2008)
  • 著者名/発表者名: 谷口剛, 原口誠, 伊藤公人
  • 学会等名: 第68回人工知能基本問題研究会 (SIG-FPAI-A703)
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2008-01-17
• [学会発表] コントラストセットマイニングに基づく順序付きグループ列分割手法 (2008)
  • 著者名/発表者名: 谷口剛, 原口誠, 伊藤公人
  • 学会等名: 第68回人工知能基本問題研究会
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市)
  • 年月日: 2008-01-17
• [学会発表] グループ列分割に基づくインフルエンザウイルスのアミノ酸置換における時代的変化の解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 谷口剛, 原口誠, 伊藤公人
  • 学会等名: 第11回バイオ情報学研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-12-21
• [学会発表] グループ列分割に基づくインフルエンザウイルスのアミノ酸置換における時代的変化の解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 谷口剛, 原口誠, 伊藤公人
  • 学会等名: 第11回バイオ情報学研究会
  • 発表場所: 産業技術総合研究所(東京都)
  • 年月日: 2007-12-21
• [学会発表] アイテム集合間の相関変化検出によるインフルエンザウイルス遺伝子データの解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 谷口剛, 伊藤公人, 五十嵐学, 村上悌治, 原口誠
  • 学会等名: 第21回人工知能学会全国大会
  • 発表場所: 宮崎
  • 年月日: 2007-06-21
• [学会発表] アイテム集合間の相関変化検出によるインフルエンザウイルス遣伝子データの解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 谷口 剛, 伊藤公人, 五十嵐学, 村上悌治, 原口 誠
  • 学会等名: 第21回人工知能学会全国大会
  • 発表場所: ワールドコンベンションセンターサミット(宮崎市)
  • 年月日: 2007-06-21
• [学会発表] Pattern Mining from a Large Phylogenetic Tree of Influenza Viruses (2007)
  • 著者名/発表者名: Ito, K.
  • 学会等名: 2nd International Conference on Perspectives of Intelligent System's Assistance
  • 発表場所: Sapporo, Japan
• [学会発表] Genetically destined potentials for N-linked glycosylation associated with antigenic changes of influenza virus hemagglutinin (2007)
  • 著者名/発表者名: Igarashi, M., Ito, K., Kida, H., Takada, A.
  • 学会等名: In : Proceedings of the International Conference on Options for the Control of Influenza IV
  • 発表場所: Toronto, Ontario, Canada
• [学会発表] Genetically destined potentials for N-linked glycosylation associated with antigenic changes of influenza virus hemagglutinin (2007)
  • 著者名/発表者名: Igarashi, M., Ito, K., Kida, H., Takada, A.
  • 学会等名: The International Conference on Options for the Control of Influenza IV
  • 発表場所: Metro Toronto Convention Centre, Toronto, Canada