Construction of a multilayered network to represent blood coagulation process

• Project/Area Number: 22K12252
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 62010:Life, health and medical informatics-related
• Research Institution: Kisarazu National College of Technology
• Principal Investigator: SAPKOTA ACHYUT 木更津工業高等専門学校, 情報工学科, 教授 (70724706)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2025: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 血液凝固 / 血栓 / 出血 / 心血管疾患 / オミクス解析

Outline of Research at the Start

心血管疾患の患者にとっては血液の状態を維持すること(凝固、出血等を起こさないような対策)は重要な課題である。本研究は、ゲノミクス、プロテオミクスとメタボロミクスの3種類の「オミクス」データ解析を用いて、血液凝固過程において様々な生体分子の総合的関連性を表現するトランスオミクス(Trans-omics)多層的ネットワークを構築することを目的とする。血液凝固過程の現在までの見方を根本的に変えること及び血液生化学と血液凝固の関連性をネットワーク的に可視化でき、新たな創薬と副作用の少ない治療法につなぐことを目指す本課題は社会的にも意義の高い課題である。

Outline of Annual Research Achievements

心血管疾患の患者にとって、血液の状態を維持すること(凝固や出血を防ぐなど)は重要な課題である。現行の方法では、単に血液を強制的に凝固させてその時間を測定するだけで、血液そのものの生化学的特性や人体との包括的な関連性は考慮されていない。その結果、副作用の予防や効果的な薬物開発には限界が存在する。本研究では、血液凝固過程に関わる遺伝子、タンパク質と代謝物質（メタボライト）のデータを用い、これらの分子の包括的な関連性を示す多層的なネットワークを表現することを目指す。
2023年度には、①遺伝子発現プロファイルと②メタボロミクスデータの収集と解析を行った。①では、公開データベースから取得したデータに基づき、抗凝固薬であるワルファリンを服用する静脈血栓塞栓症（VTE）患者と健康な人の遺伝子発現プロファイルを比較した。その結果、患者と健康な人の間で発現傾向に明確な差が見られる遺伝子を特定できた。文献調査により、その結果の妥当性も確認された。この手法により特徴的な遺伝子を特定できたため、今後は他の疾患にも適用し、さらに有意義な遺伝子を見つけることを目指す。②では、公開データベースを用いて、VTEのほか血液凝固に関連する他の疾患におけるメタボライト変動の解析を行った。文献調査を用いて濃度変動傾向の検証を行った。例として、冠状動脈疾患（CHD）患者における特定の実験から得られたメタボライト濃度変動傾向（公開データベースより引用）と同じメタボライトに対する医学文献データベースでの傾向を比較した結果、対象としたメタボライトの約60%で変動傾向が一致した。この精度を向上させる必要があると考えられる。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

昨年度解析できなかった発現プロファイルについては、今回解析を行った。また、今年度予定していたメタボライト解析も概ね順調に進行している。

Strategy for Future Research Activity

今後、以下の通り進める方針である。
①現在まで成功した方法でより多くの関連する生体因子（タンパク質、遺伝子とメタボライト）を見つける。
②タンパク質、遺伝子とメタボライト、それぞれのネットワークを構築する。
③そのネットワークの妥当性を検証する。
④上述の3つのネットワークを繋ぐ方法を確立し、関連する生体因子の全体的ネットワークを構築する。
⑤全体的ネットワークの検証を行う。