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2014 Fiscal Year Annual Research Report

国際標準モデル表現言語に基づく次世代細胞シミュレーション基盤研究

Planned Research

Project AreaEstablishment of Integrative Multi-level Systems Biology and its Applications
Project/Area Number 22136003
Research InstitutionOkinawa Institute of Science and Technology Graduate University

Principal Investigator

北野 宏明  沖縄科学技術大学院大学, 統合オープンシステムユニット, 教授 (80500256)

Project Period (FY) 2010-04-01 – 2015-03-31
Keywordsシグナル伝達 / ゲノム / 情報工学 / シミュレーション工学 / 循環器
Outline of Annual Research Achievements

プロジェクト全体にわたるソフトウエアプラットフォームの研究開発が、当グループのミッションである。この目標を実現するために、多階層モデリングを可能とするソフトウエアプラットフォームであるPhysioDesignerの開発、CellDesignerの拡張として多様な化合物がネットワーク上で想定しているターゲット以外の分子と相互作用し、ネットワーク全体にどのような影響をあたるかを推定するソフトウエア、PhysioDesignerならびにCellDesignerのモデルをクラウド上で、高速シミュレーションするソフトウエアFLINT、さらには開発したモデルをプロジェクトで共有しより精度を上げるプロセスをサポートするソフトウエアPayaoならびにiPathways+などを開発してきた。今年度は、これらのソフトウエアをユーザの評価などを含めたフィードバックを反映させる形で強化を行った。さらに高精度ドッキングシミュレーションシステムは、実際の化合物を利用した実験結果との比較評価において、精度の高さを実証するなど、その成果の有用性が確認されつつある。

これらの一群のソフトウエアは、当プロジェクトで提唱する国際連携プロジェクトであるThe Garuda Allianceで提供されるGaruda API/Garuda Coreに準拠し、スムーズに連動する例を見ないソフトウエア群に仕上がっている。国内外の製薬会社、食品メーカー、化粧品メーカーから問い合わせが相次ぎ、一部は、試験的な導入を開始している。また、欧州の産学プロジェクトであるInnovative Medicine Initiative (IMI)などとの連携が進み、製薬プラットフォームとの連動が開始されている。今後、より機能の拡充、使いやすさの向上、さらなる連動性の向上などを進めていく。

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

    (46 results)

All 2015 2014 2013 Other

All Journal Article (12 results) (of which Peer Reviewed: 12 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results,  Open Access: 2 results) Presentation (26 results) (of which Invited: 11 results) Book (2 results) Remarks (3 results) Patent(Industrial Property Rights) (3 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] Oscillation of cAMP and Ca2+ in cardiac myocytes: a systems biology approach2015

    • Author(s)
      Kamide T, Okumura S, Ghosh S, Shinoda Y, Mototani Y, Ohnuki Y, Jin H, Cai W, Suita K, Sato I, Umemura M, Fujita T, Yokoyama U, Sato M, Furutani K, Kitano H, Ishikawa Y.
    • Journal Title

      The Journal of Physiological Sciences

      Volume: 65 (2) Pages: 195-200

    • DOI

      10.1007/s12576-014-0354-3

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] システム制御学のもたらす変革~人間の認知限界を突破するために~2015

    • Author(s)
      北野宏明
    • Journal Title

      実験医学

      Volume: 33 Pages: 100-108

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] システムバイオロジー研究のためのソフトウェア・プラットフォームの動向2014

    • Author(s)
      浅井義之, 安部武志, 松岡由紀子, Samik Ghosh, 北野宏明
    • Journal Title

      Drug Delivery System

      Volume: 29 Pages: 386-396

    • DOI

      10.2745/dds.29.386

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 生物学者のためのシステムサイエンス入門(第6回)2014

    • Author(s)
      北野宏明
    • Journal Title

      QIAGEN eyes

      Volume: 11 Pages: 7-9

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 情報プラットフォームと人工知能の登場2014

    • Author(s)
      北野宏明
    • Journal Title

      実験医学

      Volume: 32 Pages: 2981-2988

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] モデル構築におけるロバストネスとノイズ2014

    • Author(s)
      北野宏明
    • Journal Title

      実験医学

      Volume: 32 Pages: 2302-2311

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 生物学者のためのシステムサイエンス入門(第5回)2014

    • Author(s)
      北野宏明
    • Journal Title

      QIAGEN eyes

      Volume: 10 Pages: 7-9

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 役立つモデルを作るのに必要なこと2014

    • Author(s)
      北野宏明
    • Journal Title

      実験医学

      Volume: 32 Pages: 1797-1802

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 腫瘍内遺伝的多様性の数理2014

    • Author(s)
      北野宏明
    • Journal Title

      SURGERY FRONTIER

      Volume: 21 Pages: 72- 74

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Physiome.jp におけるモデルデータベースとモデリング・シミュレーションプラットフォームとの連携2014

    • Author(s)
      浅井義之, 野村泰伸, 北野宏明
    • Journal Title

      計測と制御

      Volume: 53 Pages: 426-431

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Versatile Platform for Multilevel Modeling of Physiological Systems: SBML-PHML Hybrid Modeling and Simulation2014

    • Author(s)
      Asai, Y., T. Abe, H. Oka, M. Okita, K. Hagihara, S. Ghosh, Y. Matsuoka, Y. Kurachi, T. Nomura and H. Kitano.
    • Journal Title

      Advanced Biomedical Engineering

      Volume: 3 Pages: 50-58

    • DOI

      10.14326/abe.3.50

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] システムバイオロジーをオープニング・ゲームに使う~細胞老化研究の事例2014

    • Author(s)
      11.北野宏明
    • Journal Title

      実験医学

      Volume: 32 Pages: 1288-1294

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] The Day AI Wins Nobel Prize: Toward Advanced Intelligence that Transforms the Way We do Biomedical Research2015

    • Author(s)
      Kitano, H.
    • Organizer
      MIME-FIT Workshop: Challenges and Future Directions in Systems Medicine and Health ICT
    • Place of Presentation
      Clayton Campus, Monash University, Australia
    • Year and Date
      2015-03-19
    • Invited
  • [Presentation] The Day AI Wins Nobel Prize: Toward Advanced Intelligence that Transforms the Way We do Biomedical Research2015

    • Author(s)
      Kitano, H.
    • Organizer
      2015 Hunter Meeting
    • Place of Presentation
      Crown Plaza Hunter Valley, Lovedale, Australia
    • Year and Date
      2015-03-17
    • Invited
  • [Presentation] Disruptive Innovation in Computational Platform for Systems Biology2015

    • Author(s)
      Kitano, H.
    • Organizer
      Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Area “HD-Physiology” The Final HD-Physiology Report Meeting
    • Place of Presentation
      Osaka University Nakanoshima Center
    • Year and Date
      2015-03-06
    • Invited
  • [Presentation] PhysioDesigner 1.2 (poster)2015

    • Author(s)
      Yoshiyuki Asai, Takeshi Abe and Hiroaki Kitano
    • Organizer
      Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Area “HD-Physiology” The Final HD-Physiology Report Meeting
    • Place of Presentation
      Osaka University Nakanoshima Center
    • Year and Date
      2015-03-04 – 2015-03-06
  • [Presentation] Flint and Flint K3: Simulations of Biophysiological models (poster)2015

    • Author(s)
      Takeshi Abe, Yoshiyuki Asai, Masao Okita, Miho Nagai, Ken-ichi Hagihara and Hiroaki Kitano.
    • Organizer
      Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Area “HD-Physiology” The Final HD-Physiology Report Meeting
    • Place of Presentation
      Osaka University Nakanoshima Center
    • Year and Date
      2015-03-04 – 2015-03-06
  • [Presentation] Combining machine learning systems and multiple docking simulations for network pharmacology (poster)2015

    • Author(s)
      Kun-Yi Hsin, Yukiko Matsuoka, Samik Ghosh and Hiroaki Kitano.
    • Organizer
      High Definition Physiology symposium
    • Place of Presentation
      Osaka University Nakanoshima Center
    • Year and Date
      2015-03-04 – 2015-03-05
  • [Presentation] The day AI wins Nobel Prize2015

    • Author(s)
      Kitano, H.
    • Organizer
      AAAI Workshop on “Beyond the Turing Test”
    • Place of Presentation
      Hyatt Regency in Austin, Texas, USA
    • Year and Date
      2015-01-25
    • Invited
  • [Presentation] In-silico approach in assessing anti-influenza agents and their targets using comprehensive pathway map (FluMap) (poster)2015

    • Author(s)
      Kun-Yi Hsin, Yukiko Matsuoka and Hiroaki Kitano.
    • Organizer
      4th Negative Strand Virus-Japan
    • Place of Presentation
      Raguna Garden Hotel, Ginowan, Okinawa
    • Year and Date
      2015-01-19
  • [Presentation] PhysioDesignerによる多階層モデリング2014

    • Author(s)
      浅井義之, 北野宏明
    • Organizer
      ネットワークが創発する知能研究会」・「データ指向構成マイニングとシミュレーション研究会」合同秋合宿2014
    • Place of Presentation
      沖縄科学技術大学院大学 (沖縄県恩納村)
    • Year and Date
      2014-12-16
  • [Presentation] Galaxyを迅速に活用するための仮想環境の構築 (poster)2014

    • Author(s)
      芦崎晃一, 山中遼, 大田達郎, 油谷浩幸, 北野宏明
    • Organizer
      第37回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2014-11-27
  • [Presentation] Garuda Platform: An integrated software solution for data-driven medical sciences2014

    • Author(s)
      Kitano, H.
    • Organizer
      World Health Summit 2014
    • Place of Presentation
      Federal Foreign Office, Berlin, Germany
    • Year and Date
      2014-10-20
    • Invited
  • [Presentation] A framework for simulation of neural network models driven by experimental spike timing data2014

    • Author(s)
      Yoshiyuki Asai, Hiroaki Kitano and Alessandro E.P. Villa.
    • Organizer
      Neural Coding 2014
    • Place of Presentation
      Versailles Cedex, France
    • Year and Date
      2014-10-07
  • [Presentation] Development of multilevel neural network modeling integrating spike train data on PhysioDesigner2014

    • Author(s)
      Asai, Y., Abe, T., Li, L., Oka, H., Kurachi, Y. and Kitano, H.
    • Organizer
      Advances in Neuroinformatics 2014 (AINI2014)
    • Place of Presentation
      RIKEN, Wako, Saitama, Japan
    • Year and Date
      2014-09-25
  • [Presentation] Systems Biology and Applications2014

    • Author(s)
      Kitano, H.
    • Organizer
      ICSB 2014
    • Place of Presentation
      Melbourne Convention and Exhibition Centre
    • Year and Date
      2014-09-16
    • Invited
  • [Presentation] Systems Drug Discovery and Software Platform2014

    • Author(s)
      Kitano, H.
    • Organizer
      ICSB 2014
    • Place of Presentation
      Melbourne Convention and Exhibition Centre
    • Year and Date
      2014-09-15
    • Invited
  • [Presentation] Using molecular simulations for network pharmacology (poster)2014

    • Author(s)
      Hsin, KY., Ghosh, S. and Kitano, H
    • Organizer
      EuroQSAR 2014-20th European Symposium
    • Place of Presentation
      St. Petersburg, Russia
    • Year and Date
      2014-09-14
  • [Presentation] Interoperability between multilevel modeling platform PhysioDesigner and with databases in Physiome.jp and Dynamic Brain Platform through Garuda platform (poster)2014

    • Author(s)
      Asai, Y., Kuwae, K., Li, L., Kitano, H., Wagatsuma, H. and Yamaguchi, Y.
    • Organizer
      Neuroinformatics2014
    • Place of Presentation
      Leiden, Netherlands
    • Year and Date
      2014-08-26
  • [Presentation] Fly to the future of biology2014

    • Author(s)
      Ghosh, S. and Kitano, H
    • Organizer
      ISMB 2014
    • Place of Presentation
      John B. Hynes Memorial Convention Center, Boston, USA
    • Year and Date
      2014-07-14
  • [Presentation] システム毒性学の戦略とプラットフォーム技術2014

    • Author(s)
      北野宏明
    • Organizer
      第41回日本毒性学会学術年会 シンポジウム:毒性オミクス-遺伝子発現ネットワークを標的とした、治療、毒性、及びそれらの評価の新動向-
    • Place of Presentation
      神戸コンベンションセンター
    • Year and Date
      2014-07-02
    • Invited
  • [Presentation] Physiome.jpのモデルデータベースならびにツール連携の開発2014

    • Author(s)
      浅井義之, 安部武志, Li, L., 岡秀樹, 野村泰伸, 北野宏明
    • Organizer
      第53回日本生体医工学会大会
    • Place of Presentation
      仙台国際センター (宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2014-06-26
  • [Presentation] PhysioDesignerによる多階層生体機能モデリングサポート技術の進展2014

    • Author(s)
      浅井義之, 安部武志, Li, Li, 岡秀樹, 倉智嘉久, 北野宏明
    • Organizer
      第53回日本生体医工学会大会
    • Place of Presentation
      仙台国際センター (宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2014-06-25
  • [Presentation] 多階層生体機能学のさらなる発展2014

    • Author(s)
      北野宏明
    • Organizer
      多階層生体機能学シンポジウム
    • Place of Presentation
      ナレッジキャピタルコングレコンベンションセンター (大阪府)
    • Year and Date
      2014-06-14
    • Invited
  • [Presentation] フィジオームを指向した階層的モデリング/シミュレーション基盤2014

    • Author(s)
      浅井義之, 安部武志 , 北野宏明
    • Organizer
      公益社団法人 日本薬剤学会第29年会
    • Place of Presentation
      大宮ソニックシティビル (埼玉県)
    • Year and Date
      2014-05-22
    • Invited
  • [Presentation] The 2nd PhysioDesigner tutorial2014

    • Author(s)
      Asai, Y., T. Abe, L. Li and H. Kitano
    • Organizer
      The 2nd PhysioDesigner tutorial
    • Place of Presentation
      Osaka University Nakanoshima center, Osaka, Japan
    • Year and Date
      2014-04-25
  • [Presentation] Multiscale disease systems modelling2014

    • Author(s)
      Kitano, H.
    • Organizer
      7th Noordwijkerhout Symposium on Pharmacokinetics, Pharmacodynamics and Systems Pharmacology: “SYSTEMS PHARMACOLOGY IN DRUG DISCOVERY AND DEVELOPMENT”
    • Place of Presentation
      NH Conference Centre Leeuwenhorst, Noordwijkerhout, the Netherlands
    • Year and Date
      2014-04-24
    • Invited
  • [Presentation] Frontiers of Systems Biology and Software Platform2014

    • Author(s)
      Kitano, H.
    • Organizer
      Seminar at L’OREAL Research & Innovation
    • Place of Presentation
      L’OREAL Research & Innovation, Aulnay-sous-Bois, France.
    • Year and Date
      2014-04-22
  • [Book] Dr.北野のゼロから始めるシステムバイオロジー2015

    • Author(s)
      北野宏明
    • Total Pages
      191
    • Publisher
      羊土社
  • [Book] Modeling and Simulation Using CellDesigner. Transcription Factor Regulatory Networks. Methods in Molecular Biology2014

    • Author(s)
      Matsuoka, Y., A. Funahashi, S. Ghosh and H. Kitano
    • Total Pages
      25 (121-145)
    • Publisher
      Springer
  • [Remarks] HD-Physiology Project

    • URL

      http://hd-physiology.jp

  • [Remarks] PhysioDesigner

    • URL

      http://www.physiodesigner.org

  • [Remarks] Flint

    • URL

      http://www.physiodesigner.org/simulation/flint/index.html

  • [Patent(Industrial Property Rights)] INTERACTION PREDICTION DEVICE, INTERACTION PREDICTION METHOD AND PROGRAM2014

    • Inventor(s)
      Hiroaki Kitano 他
    • Industrial Property Rights Holder
      OIST, SBI
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      PCT/JP2013/066323
    • Filing Date
      2014-06-13
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ソーシャルネットワークインターフェイスを使用した汎用シミュレーションシステム2014

    • Inventor(s)
      浅井義之 他
    • Industrial Property Rights Holder
      OIST, SBI
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2014-560177
    • Filing Date
      2014-12-15
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ネットワークモデル統合装置、ネットワークモデル統合システム、ネットワークモデル統合方法、および、プログラム2013

    • Inventor(s)
      北野宏明, 松岡由希子, Samik Ghosh
    • Industrial Property Rights Holder
      OIST, SBI
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特許第5639237号、特願2013-159876
    • Filing Date
      2013-07-31
    • Acquisition Date
      2014-10-31

URL: 

Published: 2016-06-01  

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