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グラフィカル・モデルに基づく生命情報からの因果・関連性解析

Research Project

Project/Area Number 20016028
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

堀本 勝久  National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 生命情報工学研究センター, 研究チーム長 (40238803)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 藤 博幸  九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (70192656)
油谷 幸代  独立行政法人産業技術総合研究所, 生命情報工学研究センター, 研究員 (10361627)
Project Period (FY) 2008 – 2009
Project Status Completed (Fiscal Year 2009)
Budget Amount *help
¥7,600,000 (Direct Cost: ¥7,600,000)
Fiscal Year 2009: ¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,800,000)
Fiscal Year 2008: ¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,800,000)
Keywords統計的因果推定 / 遺伝子制御ネットワーク / 肝がん進展過程 / 遺伝子制御 / 蛋白質相互作用 / ネットワーク / 統計因果推論 / ゲノム情報
Research Abstract

グラフィカル連鎖モデル(GCM)の数学的枠組み用いてPCアルゴリズムの拡張を行い、GCMによる遺伝子群間のネットワーク構造変化の推定と同様に、より詳細な遺伝子間ネットワーク構造変化の推定が可能にするシステムを構築した。GCM及び拡張PCアルゴリズムを組み合わせることで、マクロとミクロの二つの観点から階層的にネットワーク構造変化を追跡できる。このシステムを肝がん進展過程に関する遺伝子発現データに適用し、肝硬変から肝がんに至る進展における要因遺伝子ネットワーク候補を提案した。先にGCMのみを適用した際に得られる知見に比べ、遺伝子名自体を候補として提案することにより、実験検証への移行が容易になった。
さらに、タンパク質相互作用推定法の開発のため、カテゴリーデータを用いた統計的因果推定法を開発した。従来の方法は、変数が多数の際適用不可能であるため大規模ネットワークの推定は計算不能に陥っていた。適用法では、推定法の枠組みはそのままにして前処理において少数変数にまずまとめ、それらを統合する手続きを採用した。GCMによって推定された枠組みをPCアルゴリズムによって細密化するアプローチと逆の方向に推定する。プロトタイプを開発し、ドメインデータや実験計測データを用いて、既知相互作用知識との照応や、従来法との性能比較などを行った。
特定研究期間を通して、マイクロアレイなどの大規模計測データから、統計的に分子間相互作用を推定する方法を開発し、未知分子相互作用候補の絞り込みに関して、有用な方法を開発した。今後多方面への適用により、さらに改良を方法の重ねていくと共に利便性向上のためソフトウェア化が必要である。

Report

(2 results)
  • 2009 Annual Research Report
  • 2008 Annual Research Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2009 2008

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 9 results) Presentation (13 results)

  • [Journal Article] Differential miRNA expression between hepatitis B and hepatitis C leading disease progression to HCC2009

    • Author(s)
      Ura, S., et. al.
    • Journal Title

      Hepatology 49

      Pages: 1098-1112

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] TRAIL inhibited the cyclic AMP responsible element mediated gene expression.2009

    • Author(s)
      Tokumoto, Y., et. al.
    • Journal Title

      Biochem.Biophys.Res.Commun. 381

      Pages: 533-536

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Period-Phase Map : Two-diemsional Selection of Circadian Rhythm-Related Genes2009

    • Author(s)
      Morioka, R., et. al.
    • Journal Title

      IET Sys.Biol. 3

      Pages: 487-495

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Identification of novel candidate tumour marker genes for intrahepatic cholangiocarcinoma.2008

    • Author(s)
      Nishino. R.
    • Journal Title

      J. Hepatol. 49

      Pages: 207-216

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Integer Programming-based Approach to Allocation of Reporter Genes for Cell Array Analysis.2008

    • Author(s)
      Hayashida. M.
    • Journal Title

      Int. J. Bioinformatics Research and Applications 4

      Pages: 385-399

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Network evaluation from the consistency of the graph structure with the measured data.2008

    • Author(s)
      Saito. S.
    • Journal Title

      BMC Sys. Biol. 2

      Pages: 84-84

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Phase Shifts of Circadian Transcripts in Eat Suprachiasmatic Nucleus.2008

    • Author(s)
      Morioka. R.
    • Journal Title

      Proceedings of the 2nd International Symposium on Optimization and Systems Biology (OSB'08) 2

      Pages: 109-114

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Time Series Segmentation for Gene Regulatory Process with Time-Window-Extension Technique.2008

    • Author(s)
      Zhang. Z. Y.
    • Journal Title

      Proceedings of the 2nd International Symposium on Optimization and Systems Biology (OSB'08) 2

      Pages: 198-203

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      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Eevealing Disease Related Interactions by Correlation Analysis.2008

    • Author(s)
      Wu. Z. K.
    • Journal Title

      Proceedings of the 2nd International Symposium on Optimization and Systems Biology (OSB'08) 2

      Pages: 341-349

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Detection of network structure changes by graphical chain modeling:a case study of hepatitis C virus-related hepatocellular carcinoma2009

    • Author(s)
      Saito, S., Horimoto, K.
    • Organizer
      Joint 48th IEEE Conference on Decision and Control and 28th Chinese Control Conference
    • Place of Presentation
      Shanghai, China.
    • Year and Date
      2009-12-17
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      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Co-Expressed Gene Assessment Based on the Path Consistency Algorithm : Operon Detection in Escherichia coli2009

    • Author(s)
      Saito, S., Horimoto, K.
    • Organizer
      2009 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics
    • Place of Presentation
      San Antonio, Texas, USA.
    • Year and Date
      2009-10-14
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Parameter optimization in network dynamics including unmeasured variables by the symbolic-numeric approach2009

    • Author(s)
      Nakatsui, M., Horimoto, K.
    • Organizer
      The Third International Symposium on Optimizationand Systems Biology
    • Place of Presentation
      Zhangjiajie, Hunan, China
    • Year and Date
      2009-09-20
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Network Screening-Detection of Activated Pathways from the Data Measured in a Finite Condition2009

    • Author(s)
      Horimoto, K.
    • Organizer
      Computational Systems Biology Workshop
    • Place of Presentation
      Shanghai University
    • Year and Date
      2009-09-19
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 遺伝子発現プロファイルによるネットワーク構造評価2009

    • Author(s)
      齊藤秀、堀本勝久
    • Organizer
      電子情報通信学会
    • Place of Presentation
      キャンパスイノベーションセンター(田町)
    • Year and Date
      2009-08-06
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 代数的アプローチと遺伝的アルゴリズムの組み合わせによる計測不能変数を含むネットワークのパラメータ最適化2009

    • Author(s)
      中津井雅彦、堀本勝久
    • Organizer
      電子情報通信学会
    • Place of Presentation
      キャンパスイノベーションセンター(田町)
    • Year and Date
      2009-08-06
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Trace of network structure changes by two approaches2009

    • Author(s)
      Horimoto, K.
    • Organizer
      ASI Symposium on Bioinformatics and Data Mining
    • Place of Presentation
      Hong Kong Baptist University
    • Year and Date
      2009-02-26
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 2つアプローチによる時間発展するネットワーク構造変化解析2008

    • Author(s)
      堀本勝久
    • Organizer
      BMB2008(第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      神戸ポートピアホテル
    • Year and Date
      2008-12-12
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 進展型疾患のネットワークモデル2008

    • Author(s)
      堀本勝久
    • Organizer
      医療と情報技術の連携イノベーショフォーラム
    • Place of Presentation
      東京大学本郷キャンパス工学部
    • Year and Date
      2008-12-02
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Phase Shifts of Circadian Transcripts in Rat Suprachiasmatic Nucleus.2008

    • Author(s)
      Morioka. R.
    • Organizer
      The 2nd International Symposium on Optimization and Systems Biology (OSB'08)
    • Place of Presentation
      Lijiang, China
    • Year and Date
      2008-11-01
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Time Series Segmentation for Gene Regulatory Process with Time-Window-Extension Technique.2008

    • Author(s)
      Zhang. Z. Y.
    • Organizer
      The 2nd International Symposium on Optimization and Systems Biology (OSB'08)
    • Place of Presentation
      Lijiang, China
    • Year and Date
      2008-11-01
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Eevealing Disease Related Interactions by Correlation Analysis.2008

    • Author(s)
      Wu. Z. K.
    • Organizer
      The 2nd International Symposium on Optimization and Systems Biology (OSB'08)
    • Place of Presentation
      Lijiang, China
    • Year and Date
      2008-11-01
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Network Inference and Evaluation Based on Graphical Model.2008

    • Author(s)
      Horimoto. K.
    • Organizer
      Seminar on Computational Systems Biology
    • Place of Presentation
      Shanghai University
    • Year and Date
      2008-08-13
    • Related Report
      2008 Annual Research Report

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Published: 2008-04-01   Modified: 2018-03-28  

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