2017 Fiscal Year Research-status Report
アルツハイマー病の疾患アトラクター・遺伝子調節ネットワーク解析による生命情報解析
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16K00385
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
荻島 創一 東北大学, 東北メディカル・メガバンク機構, 教授 (40447496)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 生命情報 / 疾患アトラクター / アルツハイマー / 遺伝子調節ネットワーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度の平成28年度は、アルツハイマー病における遺伝要因と環境要因の複雑な相互作用(G×E)の推定、また、遺伝要因・環境要因の状態空間における疾患発症・進行に係る関連解析の有意確率に基づくポテンシャルの推定について解析プログラムの開発や方法論の検討を行った。アルツハイマー病について、遺伝要因、生活習慣や環境暴露等の環境要因について分割表を作成し、疾患の発症との関連解析を実施し、遺伝要因と環境要因の複雑な相互作用(G×E)の推定を行うための解析プログラムを開発した。ヒートマップを描画し、クラスタ解析の上で、遺伝要因と環境要因の相互作用(G×E) の解析プログラムを開発した。 得られた遺伝要因と環境要因の相互作用(G×E)について、疾患の発症・進行に係る相互作用を構成する遺伝要因及び環境要因を得る方法論を検討した。遺伝要因・環境要因の状態空間について、その状態に対応する疾患の発症・進行との関連解析の方法論の検討を行い、ポテンシャルの推定を行うための計算式を開発した。
平成29年度は、平成28年度の研究の検討を実施し、遺伝要因・環境要因の状態空間におけるポテンシャルの推定精度を向上させた。アルツハイマー病について、正常または疾患の発症・進行にともなう細胞集団の遺伝子発現データを用いて、遺伝子発現ポテンシャルの推定を行った。遺伝子発現データについて、正規化等の前処理を実施したうえで、アルツハイマー病について、正常または疾患の発症・進行にともない発現変動する遺伝子を抽出した。これにより遺伝子発現要因の次元を圧縮した。これらの遺伝子発現要因は疾患の発症に関連する要因と考えられる。得られた遺伝子発現要因の状態空間について、主成分分析等を実施したうえで、その状態に対応する遺伝子発現ポテンシャルの推定を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前年度の研究の検討を実施し、遺伝要因・環境要因の状態空間におけるポテンシャルの推定精度を向上させた。アルツハイマー病について、正常または疾患の発症・進行にともなう細胞集団の遺伝子発現データを用いて、遺伝子発現ポテンシャルの推定を行った。遺伝子発現データについて、正規化等の前処理を実施したうえで、SAM (Significance analysis of microarrays)により、アルツハイマー病について、正常または疾患の発症・進行にともない発現変動する遺伝子を抽出した。これにより遺伝子発現要因の次元を圧縮した。これらの遺伝子発現要因ge1, ge2,…, genは疾患の発症に関連する要因と考えられる。得られた遺伝子発現要因の状態空間t=(ge1, ge2,…, gen)について、主成分分析等を実施したうえで、その状態に対応する遺伝子発現ポテンシャルの推定を行った。おおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度の研究の検討を実施し、得られた遺伝子発現状態空間における疾患アトラクターについて、その疾患アトラクターを規定する遺伝子調節ネットワークを推定する。遺伝子調節ネットワークを推定し、そのなかで転写因子について、レギュロンに有意な発現変動遺伝子を有意に多くもつ因子をマスター因子として抽出する。マスター因子とそのレギュロンによる転写調節関係を抽出し、疾患アトラクターを規定する遺伝子調節ネットワークとして推定する。タンパク質のシグナル伝達系、シグナル伝達にしたがって転写因子が遺伝子発現を制御する転写調節ネットワーク、遺伝子調節ネットワークを可視化し、これにより、疾患アトラクターを規定する遺伝子調節ネットワークを可視化し、疾患アトラクターの形成要因を探索する。遺伝要因・環境要因の状態空間と、遺伝子発現の状態空間のeQTL解析等による関連解析のうえ遷移解析をし、アルツハイマー病の疾患アトラクターの遷移に関わる遺伝要因と環境要因の探索と定量的なリスク評価に取り組む。
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| Causes of Carryover |
（理由）
平成29年度は、前年度の研究の検討を実施し、遺伝要因・環境要因の状態空間におけるポテンシャルの推定精度を向上させた。また、アルツハイマー病について、正常または疾患の発症・進行にともなう細胞集団の遺伝子発現データを用いて、遺伝子発現ポテンシャルの推定を行った。本研究課題のため、情報収集のため学会に参加するなどの旅費を執行した。ただし、本年度は計算機資源が必要な遺伝子調節ネットワークの推定は行わなかったので、解析サーバ等の新規の購入は不要であった。
（使用計画）
平成30年度は、平成28、29年度の本研究課題の基礎となる解析プログラムの開発や方法論の検討、解析を受けて、遺伝子調節ネットワークの推定を実施するため解析サーバ等を購入する予定である。また、その国内外の学会・研究会において情報収集、成果発表をする予定である。
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Research Products
(21 results)
