Bioinformatics analysis of disease attractors and gene regulatory networks of Alzheimer's disease

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K00385
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Life / Health / Medical informatics
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Ogishima Soichi 東北大学, 東北メディカル・メガバンク機構, 教授 (40447496)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 生命情報 / 疾患アトラクター / アルツハイマー病 / 遺伝子調節ネットワーク

Outline of Final Research Achievements

We inferred attractors of disease state of Alzheimer’s disease (AD), conducted trajectory analysis of those attractors, and analyzed gene regulatory network forming those attractors. We then developed the algorithm to detect complex gene-environment (GxE) interactions causing AD. Using gene expression data of AD samples, we inferred probabilistic potentials of AD samples in the state space of AD gene expression data. We also inferred the corresponding gene regulatory network to AD attractors on probabilistic potentials.

Free Research Field

生体生命情報学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は遺伝要因、環境要因が複雑に相互作用して発症する多因子疾患の機序の解明に向けて、アルツハイマー病において遺伝要因、生活習慣や環境暴露等の環境要因の複雑な相互作用(G×E)の推定手法の開発を行い、遺伝子発現の状態空間における細胞集団の遺伝子発現ポテンシャルの推定、疾患アトラクターの推定、疾患アトラクターを形成する遺伝子調節ネットワークの解析を行った。遺伝要因、環境要因が複雑に相互作用して発症する多因子疾患の機序を解明することに寄与する、新たな情報学的な手法を開発した。