2020 Fiscal Year Annual Research Report

Development of genetic and demographic database and an estimation of population size using AI technology

Research Project

Project/Area Number	19H04358
Research Institution	Miyagi University
Principal Investigator	萩原潤宮城大学, 看護学群, 准教授 (90347203)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	人口学 / 家系図
Outline of Annual Research Achievements	約20万年前にアフリカで現生人類が誕生してから世界各地への拡散について，近年の遺伝子研究で明らかになりつつある。その一方で人類拡散に影響を与えたと考えられる人口増加に関する報告は乏しい。伝統社会において世帯調査データを分析対象とする家系人口学によってある程度の推定は可能だが，推定期間は限界がある。本研究はパプアニューギニアの狩猟採集耕作民ギデラを対象とした約2000人の世帯調査データに，同地で採取した約700人の生体試料データから解析された遺伝子データを結合し，人工知能技術を用いて過去数千年における人口の変動を推定することを目的とする。本研究の成果は人類の拡散に人口増加が与えるインパクトを考察するうえで，重要なモデルケースとなることが期待されるだけでなく，本研究の方法論は人口学や地理学，遺伝学といった枠組みを超えた学際的な分野となることが期待される。本研究において必要な情報は（1）家系図データ，（2）生体試料から得られる遺伝データの2つである。そのうち，（1）についてはフィールドノートに書き留められた状態から電子データ化し，その上でデータベースシステムに組み込む必要がある。今年度はこれらの作業をおこない，データベースシステムの構築の一部を行った。しかし，現実に発生している婚姻の仕組みや出力などの部分は未決に終わった。（2）については必要な検体の同定のために渡航が必要と判断したが，その一方で新型コロナウイルス感染症の影響で渡航が極めて難しい状況にあり，進めることができなかった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 本研究において必要な（1）家系図データ，（2）生体試料から得られる遺伝データであるが，（1）についてはフィールドノートに書き留められた状態から電子データ化し，その上でデータベースシステムに組み込む必要がある。これらの情報を電子データ化したが，既存のデータベースシステムでは解決できない社会の仕組みがあり，新たにデータベースシステムを構築する必要が明らかとなった。システム構築のために専門業者とディスカッションを行い，新たにシステムを構築することとなったが，直接会ってのディスカッションのみならず，リモートによる会議も不調に終わったため，システムの一部機能はまだ未実装である。これらの機能は現地に渡航して研究協力者から家系図の確認と修正を行う上でも必要である。それによって家系図がリファインされることが期待されるが，海外渡航が難しい現状では，これらの作業も棚上げされている。（2）については多くの検体があり，その中から予算に応じた分析にためには，検体の同定が必要であり，そのためには渡航して，現地の研究協力者に確認する必要があると判断している。しかしながら，上述の通り渡航が難しい状況にあり，分析を進めることができていない。
Strategy for Future Research Activity	家系図データは取得してから30年以上が経過し，当時の家系図を現在の研究協力者にチェックしてもらうことによって，当時には明らかにされなかった関係などが明らかにされ，家系図をより精緻なものにすることが期待される。それによって遺伝子分析の優先順位が決まる。したがって，家系図データを取得したパプアニューギニアに渡航することが必要であるが，新型コロナウイルス感染症の影響によって渡航が極めて制限されていることを鑑み，SNSなどによって現地の研究協力者とつながり，情報を交換することで渡航が可能なタイミングを模索したい。万が一研究期間中に渡航が極めて難しいことが明らかになった場合，現地研究協力者からの情報ではなく，現在取得済みの情報から深層学習技術による推定を行う。渡航が可能になっても，そうでなくとも，家系図データと遺伝子データを組み合わせることで深層学習技術によって推定を行うという枠組みを変えることなく進めるために，深層学習技術や，遺伝的アルゴリズムなど，推定の方法をレビューする，あるいは専門家の助言を得るなどして推定のアルゴリズムを検討する必要がある。