多要素人工遺伝子回路のデザインオートメーション

• 研究領域: 動的・多要素な生体分子ネットワークを理解するための合成生物学の基盤構築
• 研究課題/領域番号: 23119009
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 複合領域
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 伊庭 斉志 東京大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (40302773)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 41,340千円 (直接経費: 31,800千円、間接経費: 9,540千円); 2015年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円); 2014年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円); 2013年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円); 2012年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円); 2011年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
• キーワード: 遺伝子ネットワーク / 進化計算 / DNAツールボックス / ラボラトリーオートメーション / 遺伝的アルゴリズム / 遺伝的プログラミング / 人工遺伝子回路 / ラボラトリオートメーション / 合成生物学 / バイオ・ケミカル・ネットワーク / 反応化学系 / 共進化 / 発振回路 / 生化学ネットワーク / 遺伝子制御ネットワーク

研究成果の概要

本計画研究では，進化計算を活用してデータベースに格納された遺伝子部品等の検索を行い，それらを組み合わせて人工遺伝子回路を自動設計する技術を開発することを目的とした．さらに，人工遺伝子回路を設計するための実験計画を立案する技術の構築を目指した．そこで本研究では構成モジュールの特性の違いや周囲の温度などといった環境変化に対して頑健な遺伝子回路モジュールを合成することを試みた．また連携研究者の萩谷らは，MediaWikiをベースとして，合成生物学実験を計画・管理・運営し，実験結果を記録・検索するためのデータベース・フレームワークを開発した．

研究成果

• [雑誌論文] Evolving Robust Gene Regulatory Networks (2015)
  • 著者名/発表者名: Noman,N., Monjo,T., Moscato,P., Iba,H.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 10 号: 1 ページ: 1-21
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0116258
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Improved sampling using loopy belief propagation for probabilistic model building genetic programming (2015)
  • 著者名/発表者名: Sato,H., Hasegawa,Y., Bollegala,D., Iba,H.
  • 雑誌名: Swarm and Evolutionary Computation 巻: 23 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1016/j.swevo.2015.02.002
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An Effective Method for Evolving Reaction Networks in Synthetic Biochemical Systems (2015)
  • 著者名/発表者名: Dinh,H., Aubert,N., Noman,N., Fujii,T., Rondelez,Y., Iba,H.
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Evolutionary Computation 巻: 19 号: 3 ページ: 374-386
  • DOI: 10.1109/tevc.2014.2326863
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An Effective Method for Evolving Reaction Networks in Synthetic Biochemical Systems (2015)
  • 著者名/発表者名: Dinh,H., Noman,N. Fujii,T. Rondelez,Y., Iba,H.
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Evolutionary Computation 巻: PP ページ: 1-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oscillatory synthetic biological system construction using interactive evolutionary computations (2014)
  • 著者名/発表者名: Dinh,H., Noman,N., Iba,H.
  • 雑誌名: Journal of Computer Science 巻: 10 ページ: 2640-2652
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reverse Engineering of Gene Regulatory Networks Using Dissipative Particle Swarm Optimization (2013)
  • 著者名/発表者名: Palafox,L., Noman,N., Ｉｂａ，Ｈ．
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Evolutionary Computation 巻: 17 号: 4 ページ: 557-587
  • DOI: 10.1109/tevc.2012.2218610
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolving Genetic Networks for Synthetic Biology (2013)
  • 著者名/発表者名: Noman,N., Palafox,L., Iba,H.
  • 雑誌名: New Generation Computing 巻: 31 ページ: 93-103
  • 査読あり
• [雑誌論文] 対話的パラメータ最適化のための集団探索打ち切り型探索アルゴリズムの提案 (2012)
  • 著者名/発表者名: 渡辺晃生, 伊庭斉志
  • 雑誌名: 進化計算学会論文誌 巻: 2 ページ: 47-62
  • NAID: 130004965143
  • 査読あり
• [雑誌論文] 遺伝的プログラミングの理論的展開 (2012)
  • 著者名/発表者名: 伊庭斉志
  • 雑誌名: 情報処理 巻: 53 ページ: 938-941
  • NAID: 10028090019
  • 査読あり
• [雑誌論文] On Model Selection Criteria in Reverse Engineering Gene Networks Using RNN Model (2012)
  • 著者名/発表者名: Noman,N., Palafox,L., Iba,H.,
  • 雑誌名: Convergence and Hybrid Information Technology, Lecture Notes in Computer Science 巻: vol.7425 ページ: 155-164
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reverse Engineering of Gene Regulatory Networks using Dissipative Particle Swarm Optimization (2012)
  • 著者名/発表者名: Palafox,L., Nasimul,N.,Iba,H
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Evolutionary Computation 巻: vol.99 ページ: 1-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reconstruction of Gene Regulatory Networks from Gene Expression Data Using Decoupled Recurrent Neural Network Model (2012)
  • 著者名/発表者名: Noman,N., Palafox,L., Iba,H.,
  • 雑誌名: Natural Computing and Beyond Y. Suzuki and T. Nakagaki (Eds.) 巻: PICT6 ページ: 93-103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study on the Use of Evolutionary Techniques for Inference in Gene Regulatory Networks (2012)
  • 著者名/発表者名: Palafox,L., Nasimul,N.,Iba,H
  • 雑誌名: Natural Computing and Beyond Y. Suzuki and T. Nakagaki (Eds.) 巻: PICT6
  • 査読あり
• [学会発表] Feature selection and classification using ensembles of genetic programs and within-class and between-class permutations (2015)
  • 著者名/発表者名: Ivert,A., Aranha,C., Iba,H.
  • 学会等名: 2015 IEEE Congress on Evolutionary Computation (CEC)
  • 発表場所: 仙台国際センター(宮城県,仙台市)
  • 年月日: 2015-05-25
  • 国際学会
• [学会発表] Evolutionary design of oscillatory genetic networks in silico (2015)
  • 著者名/発表者名: Naruse,Y., Hamada,H., Hanai,T., Iba,H.
  • 学会等名: 2015 IEEE Congress on Evolutionary Computation (CEC)
  • 発表場所: 仙台国際センター(宮城県,仙台市)
  • 年月日: 2015-05-25
  • 国際学会
• [学会発表] A double swarm methodology for parameter estimation in oscillating Gene Regulatory Networks (2015)
  • 著者名/発表者名: Nobile,M.S., Iba,H.
  • 学会等名: 2015 IEEE Congress on Evolutionary Computation (CEC)
  • 発表場所: 仙台国際センター(宮城県,仙台市)
  • 年月日: 2015-05-25
  • 国際学会
• [学会発表] Nonlinear protein degradation for temperature compensation (2014)
  • 著者名/発表者名: Peng,Y., Hasegawa,Y., Noman,N., Iba,H.
  • 学会等名: GIW / ISCB-Asia 2014
  • 発表場所: 東京国際交流館、東京都
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-17
• [学会発表] Evolutionary construction of dynamic biochemical systems performing mathematical calculations (2014)
  • 著者名/発表者名: Dinh,H. Iba,H., Rondelez,Y.
  • 学会等名: DNA20 (DNA Computing and Molecular Programming）
  • 発表場所: 京都大学、京都府
  • 年月日: 2014-09-22 – 2014-09-26
• [学会発表] Designing Robust Network Topology with Surrogate Assisted Genetic Algorithm (2014)
  • 著者名/発表者名: Noman,N., Iba,H., Pablo,M.
  • 学会等名: The 15th International Conference on Systems Biology (ICSB)
  • 発表場所: メルボルン、オーストラリア
  • 年月日: 2014-09-14 – 2014-09-18
• [学会発表] Nonlinear Protein Degradation for Temperature Compensation (2014)
  • 著者名/発表者名: Peng,Y., Hasegawa,Y., Noman,N., Iba,H.
  • 学会等名: International conference on computer science and manufacturing technologies (CMST-2014)
  • 発表場所: バリ、インドネシア
  • 年月日: 2014-08-02 – 2014-08-03
• [学会発表] Constrained Group Counseling Optimization (2014)
  • 著者名/発表者名: Eita,M., Shoukry,A., Iba,H.
  • 学会等名: Alife’14, The Fourteenth International Conference On The Synthesis and Simulation Of Living Systems
  • 発表場所: ニューヨーク、アメリカ
  • 年月日: 2014-07-31 – 2014-08-02
• [学会発表] Extending Population Based Incremental Learning using Dirichlet Processes (2013)
  • 著者名/発表者名: Palafox,L., Noman,N., Iba,H.
  • 学会等名: IEEE Congress on Evolutionary Computation 2013 (CEC2013)
  • 発表場所: メキシコ、カンクン
• [学会発表] Learning non-linear ranking functions for web search using probabilistic model building GP (2013)
  • 著者名/発表者名: Hettiarachchi,D.S, Noman,N., Iba,H.
  • 学会等名: IEEE Congress on Evolutionary Computation 2013 (CEC2013)
  • 発表場所: メキシコ、カンクン
• [学会発表] Evolution of Cheating DNA-based Agents Playing the Game of Rock-Paper-Scissors (2013)
  • 著者名/発表者名: Aubert,N., Dinh,Q.H., Hagiya,M., Iba.H., Fujii,T., Bredeche,N., Rondelez,Y.
  • 学会等名: The Twelfth European Conference on the Synthesis and Simulation of Living Systems, Advances in Artificial Life (ECAL2013)
  • 発表場所: イタリア、タオルミーナ
• [学会発表] Your Own Facial Parameter Generation for a 3D Avatar Interface Using an MRI Medical Image (2013)
  • 著者名/発表者名: Dohi,H., Iba,H., Ishizuka,M.
  • 学会等名: The 15th International Conference on Human-Computer Interaction (HCI2013)
  • 発表場所: アメリカ、ラスベガス
• [学会発表] Gene regulatory network reverse engineering using population based incremental learning and K-means (2012)
  • 著者名/発表者名: Palafox,L., Iba,H.
  • 学会等名: The Genetic and Evolutionary Computation Conference (GECCO2012)
  • 発表場所: Philadelphia, USA
• [学会発表] The search for robust topologies of oscillatory gene regulatory networks by evolutionary computation (2012)
  • 著者名/発表者名: Komiya,K., Noman,N., Iba,H.
  • 学会等名: The Genetic and Evolutionary Computation Conference (GECCO2012)
  • 発表場所: Philadelphia, USA
• [学会発表] Probabilistic model building GP with Belief propagation (2012)
  • 著者名/発表者名: Sato,H., Hasegawa,Y., Bollegala,D., Iba,H.
  • 学会等名: IEEE Congress on Evolutionary Computation 2012 (CEC2012)
  • 発表場所: Brisbane, Australia
• [学会発表] On the use of Population Based Incremental Learning to do Reverse Engineering on Gene Regulatory Networks (2012)
  • 著者名/発表者名: Palafox,L., Iba,H.
  • 学会等名: IEEE Congress on Evolutionary Computation 2012 (CEC2012)
  • 発表場所: Brisbane, Australia
• [学会発表] Multi-objective portfolio optimization and rebalancing using genetic algorithms with local search (2012)
  • 著者名/発表者名: Soam,V., Palafox,L., Iba,H.
  • 学会等名: IEEE Congress on Evolutionary Computation 2012 (CEC2012)
  • 発表場所: Brisbane, Australia
• [学会発表] On the use of Population Based Incremental Learning to do Reverse Engineering on Gene Regulatory Networks (2012)
  • 著者名/発表者名: Palafox,L., Iba,H.
  • 学会等名: Proceedings of IEEE Congress on Evolutionary Computation 2012 (CEC2012)
  • 発表場所: Australia, Brisbane
• [学会発表] Probabilistic model building GP with Belief propagation (2012)
  • 著者名/発表者名: Sato,H., Hasegawa,Y., Bollegala,D., Iba.H.
  • 学会等名: Proceedings of IEEE Congress on Evolutionary Computation 2012 (CEC2012)
  • 発表場所: Australia, Brisbane
• [学会発表] On Model Selection Criteria in Reverse Engineering Gene Networks Using RNN Model (2012)
  • 著者名/発表者名: Noman,N., Palafox,L., Iba,H.
  • 学会等名: Proceedings of Convergence and Hybrid Information Technology - 6th International Conference, (ICHIT2012)
  • 発表場所: Korea, Daejeon
• [図書] Weiley (2015)
  • 著者名/発表者名: Iba,H., Noman,N., (eds.)
  • 総ページ数: 464
  • 出版者: Evolutionary Computation in Gene Regulatory Network Research (Wiley Series in Bioinformatics)
• [図書] 進化計算と深層学習―創発する知能― (2015)
  • 著者名/発表者名: 伊庭斉志
  • 総ページ数: 182
  • 出版者: オーム社
• [図書] 人工知能の方法 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊庭斉志
  • 総ページ数: 253
  • 出版者: コロナ社
• [図書] Inferring Genetic Networks with a Recurrent Neural Network Model Using Differential Evolution, in Handbook of Bio-/Neuro-Informatics, Kasabov,Nikola K.(ed.) (2013)
  • 著者名/発表者名: Noman,N., Palafox,L., Iba,H.
  • 出版者: Springer
• [図書] 人工知能と人工生命の基礎 (2013)
  • 著者名/発表者名: 伊庭斉志
  • 総ページ数: 253
  • 出版者: オーム社
• [図書] Chapman and Hall/CRC, ISBN-10:146656234X (2013)
  • 著者名/発表者名: Iba, H.
  • 総ページ数: 296
  • 出版者: Agent-Based Modeling and Simulation with Swarm
• [備考] 東京大学・伊庭研究室
  • URL: http://www.iba.t.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] 東京大学大学院 情報理工学系研究科 電子情報学専攻 伊庭研究室
  • URL: http://www.iba.t.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] 東京大学大学院 情報理工学系研究科 電子情報学専攻 伊庭研究室
  • URL: http://www.iba.t.u-tokyo.ac.jp/