2019 Fiscal Year Annual Research Report
Model construction and theorization of intercell interactions
| Project Area | Integrated analysis and regulation of cellular diversity |
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| Project/Area Number |
17H06330
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
川崎 秀二 岩手大学, 理工学部, 准教授 (10282922)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
富田 浩史 岩手大学, 理工学部, 教授 (40302088)
菅野 江里子 岩手大学, 理工学部, 准教授 (70375210)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 主成分分析 / 局所相関 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、遺伝子発現量データに対し主成分分析に基づく遺伝子ネットワーク推定の基礎的部分の研究を行った．元の遺伝子発現量データから作る固有ベクトルをとってそれを寄与の大きい順に第１主成分、第２主成分、...のようにとっていく．この主成分に対し、各発現量ベクトルとの局所的な相関をとる事で、局所的な遺伝子群との挙動が似ているものを抽出した．その結果、各主成分ベクトルとして、一まとまりの遺伝子群と見られるものがいずれも抽出されている事が分かった．機能的に協働する可能性が高いものや遺伝子データベースから相互作用する事が知られているものなどが遺伝子群として抽出されている．ただ、現時点では、目視で見つかった局所相関の似た遺伝子群のみについて抽出する事が出来ている状態である．これを、似た局所相関を持つ遺伝子群を自動的に抽出できるようにする必要がある．
また、事例研究における解析として、以下の事を行なった．遺伝的に失明を来すラット（RCSラット）に当研究室で開発したオプトジェネティクス遺伝子（ｍVCｈR1)を導入することによって、視機能を回復できることが明らかとなっている。mVChR1が機能するためには、ビタミンAであるレチナールが細胞に供給される必要があるが、その供給のメカニズムは不明である。今回、NGS解析により網羅的に遺伝子発現を調べた結果、失明した網膜で発現が低下するレチナール関連酵素群の再活性化が見られ、これらがmVChR1の機能発現に重要な役割を担っている可能性が示された。また、これらの発現亢進とともに、mVChR1遺伝子を導入したラットでは、網膜変性を増長させると考えられる遺伝群の発現低下が確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
がん検体からの遺伝子発現量データは、時間情報を含んでおらず遺伝子ネットワークの推定が基本的に困難であるのに加え、これまで様々な解析を適用してみたもののそれらは残念ながらいずれも不調に終わっている．それについては、単なる既存のデータ解析手法の適用では大雑把過ぎてうまくいかないという状況のある事が分かった．遺伝子発現量ベクトルの局所的特徴を抽出するように細やかな解析をするべきであるという事、可能な限り既存の生物学的知見を教師有り学習として補足していく事などが重要であると考えるに至った．
事例研究における解析については、概ね順調に進展している．mVChR1の機能発現に関わる分子を特定できたことに加え、新たに、網膜変性に関わる遺伝子群を見出すことができ、新たな展開が期待できている．
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度後半からは、そのような考えに立って局所的な情報を細やかに抽出するような解析手法の適用を進めており、今後もその路線で取り組んでいきたいと考えている．また、共同研究者との連携をより密にし、方向性議論や現状の共有等の打ち合わせをこまめに行っていくようにする．さらに、学内の生物学者や大学院生による生物学的見解、解析プログラムの作成補助等、多数の協力を依頼していきたい．
事例研究における解析については、高機能化したmVChR1を導入し、変動遺伝子の発現が変化するかを検証するとともに、遺伝子改変動物を作製し、網膜変性保護効果を調べる．
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