Understanding and controlling gut bacterial metabolism

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K18153
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 62010:Life, health and medical informatics-related
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: Maeda Kazuhiro 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 助教 (50631230)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: シミュレーション / 最適化 / 大腸菌 / 腸内細菌

Outline of Final Research Achievements

Abnormal gut microbiota composition is associated with the risk of various diseases. Safe and rational treatment strategies are needed to normalize it. It is essential to understand the metabolism of gut microbiota.

In this study, we have developed a technique for simulating gut microbiota metabolism. Then, we constructed a simulation model for bacterial nitrogen metabolism and showed that the uptake of ammonia as a nitrogen source significantly affects bacterial growth.

Free Research Field

システム生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

シミュレーションモデルを構築するための２つのソフトウェア、libRCGAとRCGAToolboxを開発した。これらはGitHubで誰でも入手可能である。さらに、それを用いて、細菌の窒素代謝に関するシミュレーションモデルを構築した。このモデルを使うことで、細胞サイズなどの生物学的パラメーターの異なる様々な細菌の窒素代謝をシミュレーションできる。今後、この研究成果に基づいて、腸内細菌の代謝の正確なシミュレーションが実現できれば、腸内細菌正常化のための食事療法の効果の予測、治療方針の合理的設計が可能になる。