| Project/Area Number |
20J20192
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 43040:Biophysics-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
井元 宏明 大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | システム生物学 / がん / シグナル伝達 / 数理モデリング / シミュレーション / 数理モデル |
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| Outline of Research at the Start |
ErbB受容体により活性化されるシグナル伝達系は，がんの悪性化などの細胞運命決定に重要である．しかし，この受容体シグナルはがん細胞種ごとに異なる活性化動態や増殖応答を生み出すことがこれまでに示されており，そのメカニズムに関しては未だ十分な理解がなされていない．本研究では，こうした細胞特異的応答の制御規則の解明を目的とし，ErbBシグナル伝達系の新規数理モデルを構築する．定量実験により得られる細胞株間の応答の差異をパラメータおよび初期値の違いとして表現し，力学系の分岐理論の観点から解析を行う．本研究によって，シグナル依存的な細胞増殖応答の普遍性と多様性を生み出す原理の理解が進むと期待される．
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| Outline of Annual Research Achievements |
数理モデリングは，生物における多様な分子間相互作用をネットワークとして解析し，動的データの背後にある分子メカニズムを明らかにする最も有効な手法のひとつである．こうした背景から近年，がんをはじめとする疾病の作用機序をシステムレベルで理解する手法として，数理モデルの重要性が増している．最終年度である令和4年度は，昨年度に引き続き，生化学反応過程を記述した文章を実行可能な数理モデルに変換するText2Modelのさらなるアップデートを行った．まず，Text2Modelがサポートする反応ルールのうち，タンパク質の結合・解離に関しては熱力学的制約を与えることをサポートする機能を加えた．任意の生化学反応経路について，初期状態と最終状態が一意に定まる閉経路では，いわゆる「詳細釣り合い条件」が成立し，このサイクル内では自由エネルギー変化が０（平衡解離定数の積が１）となる制約が課されることになる．しかしながら，モデル化する反応ネットワークの規模が大きくなると，複雑なタンパク質間相互作用の中から閉じたサイクルを発見することは容易ではなくなる．代表者は，Text2Modelの結合・解離のルールにおいてテキスト情報のみから閉経路を発見し，制約が課されるべき反応番号を表示できるようにした．さらに，テキストから構築したモデルについては，ハイデルベルク大学のFabian Ormersbach氏の協力のもと，タンパク質間相互作用をインタラクティブなグラフとして可視化するメソッドも実装した．以上の成果はText2Modelのユーザビリティをさらに向上させるものである．患者固有モデリングのプロトコルに関しては，GDC Data Portalの更新に伴い解析に使用したコードを再度整理した．この更新されたプロトコルを論文にまとめ，STAR Protocols誌から出版された．
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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