2020 Fiscal Year Research-status Report
Mathematical and statistical methods for expediting the assessment of human health effects of chemicals
| Project/Area Number |
20K12203
|
|---|
| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
竹下 潤一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (60574390)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 知道 東京理科大学, 理工学部経営工学科, 教授 (50251369)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | 毒性予測 / インシリコ手法 / 動物実験代替法 / クラスタ解析 / リードアクロス手法 / 統計的測定精度評価 / 順序尺度 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
初年度である2020年度は，本研究課題を実施する上で基盤となる学習用データの整備を重点的に行った．（独）製品評価技術基盤機構が中心となり保守管理されている，評価支援システムHESSデータベースに含まれているラット反復投与毒性試験データと．化合物の構造情報である分子記述子データが本研究の学習用データとなる．本研究課題の準備段階でも整備してきていたが，HESSや分子記述子を算出するソフトウェアのバージョンアップに対応していなかったため，最新のバージョンを用いて再構築した．その結果，毒性試験が926個，分子記述子5,305個の学習用データが完成した．
本研究課題では数理科学的道具として，リードアクロス手法など化合物のグループ化による毒性予測手法に資する「クラスタ解析手法」と，動物実験代替法など毒性評価・予測のスクリーニング試験方法の不確かさを定量化するための「統計的測定精度評価手法」との2つに着目している．クラスタ解析手法に関しては，リードアクロス手法の試行として論文で公開されている既存のインビトロ遺伝子発現データを用いて基礎的検討を行った．遺伝子発現データは1つの化合物に対して膨大な特徴量があるため，化合物の分類に適切な遺伝子を取り出した上で化合物の分類を行う必要がある．そのため，同一の化合物群の相関が高くなりかつ，選択される遺伝子発現量の情報量がなるべく大きくなるように遺伝子を選択する組合せ最適化問題を定式化した．その最適解をメタ戦略によって求め，得られた遺伝子セットを用いて凝集的クラスタリング技法を適用し化合物を分類する方法論を提案した．
一方，統計的測定精度評価手法の研究としては，いわゆる物理や化学分野の測定結果は連続尺度であることが多いが，毒性評価については質的尺度であることも多い．そこで，特に順序尺度に対する既存統計的手法について情報収集を行った．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究で基盤となる学習データについて，大幅な更新を行い整備が概ね完了した，
クラスタ解析に関する研究については，既存公開データを用いてリードアクロス手法の試行を行い，一定の成果を得た．また，統計的測定精度評価手法に関する研究については，順序尺度に関する既存統計的手法のサーベイが概ね完了した．
また，幸い研究代表者の組織と研究分担者の組織の立地が近く，新型コロナの影響もなく月に一回程度の対面による研究ディスカッションも実施でき，本研究課題は「おおむね順調に進展している．」と判断した．
|
| Strategy for Future Research Activity |
クラスタ解析に関する研究については，2020年度に既存データで実施したリードアクロス手法を整備した学習用データに適用することを試みる．
統計的測定精度評価手法に関する研究については，順序尺度に関する既存手法のサーベイをひと通り実施できたので，既存手法の問題的を整理しその問題点の改善する方法論を検討していく．
2021年度も研究代表者と研究分担者との研究ディスカッションは，月一回程度の対面で実施することを継続する．
|
| Causes of Carryover |
（理由）
少額の残が生じたため，翌年度に繰り越しをし次年度の研究費と合算して有効活用することとした．
（使用計画）
次年度の研究費も今年度に引き続き研究費の大半を，研究に必要な文献資料代，ソフトウェアのライセンス代，研究成果発表のための論文英文校閲代に使用する予定である．
|
Research Products
(3 results)
