2014 Fiscal Year Research-status Report
生命科学分野の多様なビッグデータからの能率的知識発見手法の開発
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26330334
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| Research Institution | Nagahama Institute of Bio-Science and Technology |
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Principal Investigator |
池村 淑道 長浜バイオ大学, バイオサイエンス研究科, 客員教授 (50025475)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
和田 健之介 長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 教授 (90231026)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ビッグデータ / ゲノム配列 / メタゲノム解析 / 自己組織化マップ / オリゴヌクレイチド / 核酸医薬 / 連続塩基組成 / オリゴヌクレオチド医薬 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生命科学分野には多様なビッグデータが蓄積を開始しており、そこからの能率的な知識発見を可能にする情報学的手法の確立が急務といえる。申請者らは既にゲノム配列のビッグデータを解析するBLSOM法を世界に先駆けて確立し、特許化してきた。本申請の研究では、生命科学分野の多様なビッグデータについて、個別課題の解決を実践しながら、応用範囲の広い技術として発展させる。
メタゲノム解析へのBLSOMの利用
環境由来の混合ゲノム試料を対象にしたメタゲノム配列には、今まで研究されていなかった未知の多様な生物種由来のゲノム配列が含まれる可能性が高い。未知の生物種を含む多様な生物種の生物系統を推定するためには、その時点で知られている全ての既知生物種の連続塩基組成を十分に把握しておき、それらと各メタゲノム断片配列の連続塩基組成を比較することで、各メタゲノム断片配列の生物系統が推定出来る。現在配列解読の完了している全ての既知微生物のゲノム配列由来の1kb断片とメタゲノム解析で得られている大量な断片配列の4連塩基組成のBLSOM（自己組織化マップの一種）の能率的な作成を可能にする、新たなアルゴリズムを開発した（論文投稿中）。
高等生物のゲノム機能解析へのBLSOMの応用
ヒトゲノムについて、100kb の配列中の5連塩基組成の解析を行った所、セントロメアの近傍領域で、エピゲノミクスの代表的マーカと関係するCpGを含む特定の5連塩基や、多様な転写因子の結合配列が高密度に集中する領域を見出し、ヘテロクロマチン化における役割に関するモデルを提唱した（論文印刷中）。ショウジョウバエとシーラカンスゲノムに関する連続塩基組成の特徴（genome signature）の特定と、その生物学的意義については、別箇の2報の論文として発表した。
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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
既に3報の論文が発表になり、1報が印刷中であり、1報が投稿中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
エボラウイルス等の新興感染症が人類へ新たな脅威を与えています。オリゴヌクレオチドは核酸医薬として期待されているので、今までのゲノムのオリゴヌクレオチド組成を対象にした、ビッグデータ解析の成果を基礎に、エボラやインフルエンザ等の感染症用核酸医薬（オリゴヌクレオチド医薬）のデザインに有用なシステムを開発する。個人や人種によりゲノム配列が異なっており、核酸医薬の副作用へも差異を生じるので、大量な個人ゲノム配列を対象にしたビッグデータ解析が必要となる。
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[Journal Article] Evolutionary changes in vertebrate genome signatures with special focus on coelacanth.2014
Author(s)
Iwasaki, Y., Abe, T., Okada, N., Wada, K., Wada, Y., and Ikemura
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Journal Title
DNA Res.
Volume: ２１
Pages: 459-467
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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