2002 Fiscal Year Annual Research Report

大規模遺伝子ネットワークの相互作用推定

Research Project

Project/Area Number	12208008
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	岡本正宏九州大学, 農学研究院, 教授 (40211122)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	小野功徳島大学, 工学部, 助教授 (00304551)
Keywords	逆問題 / 遺伝的アルゴリズム / 数値最適化 / Sシステム / ゲノム情報科学 / ネットワーク推定
Research Abstract	遺伝的アルゴリズムを基本とする従来の最適化手法(Simple GA)では、各世代の個体を1つの集団と捉えていたが、この方法では世代を重ねるごとに局所解に陥ってしまい評価値の上昇が抑えられる傾向にあった。これまで、世代交代モデル(Minimal Generation Gap ; MGG)および単峰性正規分布交叉(Unimodal Normal Distribution Crossover ; UNDX)を組み合わせた新たな遺伝的アルゴリズムを設計・開発し、多次元数値最適化手法としてその有用性を確かめてきた。今年度は5つの遺伝子間相互作用を推定するために、野生型株と5種類の遺伝子破壊株を想定した6種の時系列タイムコースデータを推定システムに与え、60変数の実数値最適化を行った。6種のタイムコースデータを1つずつ付け加える形で推定システムに与え最適化を行う場合と一度にすべてを与えて最適化を行う場合について検証したところ、どちらもネットワーク推定に成功した。さらに、最適化対象のパラメータの数を増やし、30遺伝子の推定(960個のパラメータ推定)も行い、ネットワーク推定に成功した。一方、並列クラスターの各cpuに推定プログラムをインストールし、それらを制御する分散並列システムを構築し、各プロセスの最適化の推移、推定ネットワークの可視化ができるようにプログラム設計を行った。実問題については、マウスのp19細胞におけるレチノイン酸添加による神経細胞への分化に関わる遺伝子間の相互作用推定に適用し、候補となるネットワーク構造を発見することができた。今後、追加実験による検証結果と照らし合わせる予定である。

Research Products
(7 results)

All Other

All Publications (7 results)

[Publications] Ueda, T., Koga, N., Ono, I., Okamoto, M.: "Application of Numerical Optimization Technique Based on Real-coded Genetic Algorithm to Inverse Problem in Biochemical Systems"Proc. of Genetic and Evolutionary Computation Conference (GECCO2002). 701 (2002)
[Publications] Maki, Y.et al.: "Inference of Genetic Network Using the Expression Profile Time Course Data of Mouse P19 Cells"Genome Informatics. 13. 382-383 (2002)
[Publications] Ueda, T., Ono, I., Okamoto, M.: "Development of System Identification Technique Based on Real-coded Genetic Algorithm"Genome Informatics. 13. 386-387 (2002)
[Publications] Shimonobou, T., Yoshimura, J., Sekiguchi, T., Okamoto, M.: "BEST-KIT : Development of Biochemical Engineering System Analyzing Tool-KIT"Proc. of Intl. Symposium on Design, Operation and Control of Chemical Processes (PSE, Asia 2002). 357-362 (2002)
[Publications] 山田晃範, 上田尚学, 岡本正宏: "逆問題のための重みつき評価関数を用いた進化アルゴリズムによる数値最適化手法の設計・開発"第15回自律分散システムシンポジウム資料. 189-194 (2002)
[Publications] 平田勝利, 牧幸浩, 岡本正宏: "進化アルゴリズムを用いた非線形ネットワークの構造推定"第15回自律分散システムシンポジウム資料. 195-198 (2002)
[Publications] 岡本正宏: "S-systemによる遺伝子ネットワークモデリング(「バイオプロセスシステムエンジニアリング」(清水浩編集)pp.41-52)"シーエムシー出版. 309 (2002)

2002 Fiscal Year Annual Research Report

大規模遺伝子ネットワークの相互作用推定

Principal Investigator

岡本 正宏 九州大学, 農学研究院, 教授 (40211122)

Research Products

[Publications] Ueda, T., Koga, N., Ono, I., Okamoto, M.: "Application of Numerical Optimization Technique Based on Real-coded Genetic Algorithm to Inverse Problem in Biochemical Systems"Proc. of Genetic and Evolutionary Computation Conference (GECCO2002). 701 (2002)

[Publications] Maki, Y.et al.: "Inference of Genetic Network Using the Expression Profile Time Course Data of Mouse P19 Cells"Genome Informatics. 13. 382-383 (2002)

[Publications] Ueda, T., Ono, I., Okamoto, M.: "Development of System Identification Technique Based on Real-coded Genetic Algorithm"Genome Informatics. 13. 386-387 (2002)

[Publications] Shimonobou, T., Yoshimura, J., Sekiguchi, T., Okamoto, M.: "BEST-KIT : Development of Biochemical Engineering System Analyzing Tool-KIT"Proc. of Intl. Symposium on Design, Operation and Control of Chemical Processes (PSE, Asia 2002). 357-362 (2002)

[Publications] 山田晃範, 上田尚学, 岡本正宏: "逆問題のための重みつき評価関数を用いた進化アルゴリズムによる数値最適化手法の設計・開発"第15回自律分散システムシンポジウム資料. 189-194 (2002)

[Publications] 平田勝利, 牧幸浩, 岡本正宏: "進化アルゴリズムを用いた非線形ネットワークの構造推定"第15回自律分散システムシンポジウム資料. 195-198 (2002)

[Publications] 岡本正宏: "S-systemによる遺伝子ネットワークモデリング(「バイオプロセスシステムエンジニアリング」(清水浩編集)pp.41-52)"シーエムシー出版. 309 (2002)

岡本正宏九州大学, 農学研究院, 教授 (40211122)