ファンコニ貧血経路についての数理モデル構築及び生物学的実験による治療薬探索

• Project/Area Number: 13J06811
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: システムゲノム科学
• Research Institution: Kyushu University (2014); Nara Women's University (2013)
• Principal Investigator: 山本 君代 九州大学, 理学研究院, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥2,760,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: ＤＮＡ修復 / 数理モデル / 発癌 / 分枝過程 / ファンコニ貧血 / BRCA / DNA修復

Outline of Annual Research Achievements

Fanconi貧血症（FA)を含むDNA修復酵素異常症は高発癌性が問題となってくる。当研究では、蓄積された定量的な細胞生物学的実証データを文献や論文を元に収集し、FA経路の因子から構成される発癌過程の数理モデルを仮定した。ここで、数理モデル構築において、発がんプロセス一般においては確率的な遺伝子変異の重要性が指摘されていることから、確率論的な効果を直に記述できる確率論的モデルの開発に力点を置いた。モデルに基づいた出生死亡過程による確率シミュレーションと、それらに矛盾なく対応する分枝過程を用いた理論式の検討を繰り返し、実証データに適合するまで数理モデルの最適化を試みた。また、個々の固形癌の臨床データを入手し、臨床像を数理モデルで表現できるかについても考察をおこなった。
構築した数理モデルの改善を行い大域的なシミュレーションを行うことで解析を更に行い検討した。他分野にても頻用される数理モデルとの類似性に着目することで、より適切なモデルへと拡張した。出来上がった数理モデルの正当性を示す為にまたモデルが実用に耐え得るかを調べる為に、実証データと定量的に比較した。当研究の意義として、同数理モデルを用いる事でFA関連修復経路の遺伝子異常を原因とする悪性腫瘍の進展を検討し、がん細胞の増殖を抑制するための効果的治療方法を提案することが出来るようになる。治療効果を数理モデルに考慮することで抗癌剤による化学療法の他、放射線治療の生物学的効果についても示唆可能となる。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Evolution of Pre-Existing versus Acquired Resistance to Platinum Drugs and PARP Inhibitors in BRCA-Associated Cancers. (2014)
  • Author(s): Kimiyo N.Yamamoto, Hirota Kouji, Shunichi Takeda, and Hiroshi Haeno.
  • Journal Title: PLos One Volume: 9 Issue: 8 Pages: e105724-e105724
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0105724
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] がん進展仮定における薬剤耐性獲得の数理モデル (2014)
  • Author(s): 波江野洋、山本君代
  • Journal Title: がん分子標的治療 Volume: 12
• [Journal Article] がんにおける突然変異蓄積過程の数理モデル解析 (2014)
  • Author(s): 波江野洋、山本君代
  • Journal Title: 実験医学増刊 Volume: 32
• [Journal Article] Cross Ratio Coordinates for the deformation spaces of a marked Möbius Group (2013)
  • Author(s): Kimiyo N. Yamamoto, Taniguchi Masahiko.
  • Journal Title: Conform. Geom. Dyn., A. M. S. Volume: 17 Pages: 145-154
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Interference in DNA replieation can cause mitotic chromosomal breakage unassociated with double-strand breaks (2013)
  • Author(s): Fujita Mari, Sasanuma H, Kimiyo N. Yamamoto Harada H, Kurosawa A, Adachi N, Omura M, Hiraoka M, Takeda S, Hirota K.
  • Journal Title: PLos One Volume: 8 Issue: 4 Pages: 60043-60043
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0060043
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Evolution of resistance to platinum drugs and PARP inhibitors in BRCA-associated cancers. (2015)
  • Author(s): Kimiyo N.Yamamoto
  • Organizer: ECMTB
  • Place of Presentation: スウェーデン
  • Year and Date: 2015-06-15 – 2015-06-19
• [Presentation] Evolution of resistance to platinum drugs and PARP inhibitors in BRCA-associated cancers. (2014)
  • Author(s): Kimiyo N.Yamamoto
  • Organizer: JSMB/SMB
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-08-03
• [Presentation] 膵臓がん進展の数理モデル (2013)
  • Author(s): 山本 君代
  • Organizer: 日本数理生物学会
  • Place of Presentation: 静岡大学
  • Year and Date: 2013-09-13
• [Remarks] 九州大学数理生物学教室
  • URL: http://bio-math10.biology.kyushu-u.ac.jp/