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トランスオミクスによる疾患特異的ネットワークの同定と制御

研究課題

研究課題/領域番号 15H05582
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 システムゲノム科学
研究機関国立研究開発法人理化学研究所 (2016-2019)
東京大学 (2015)

研究代表者

柚木 克之  国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, 上級研究員 (70433745)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
23,660千円 (直接経費: 18,200千円、間接経費: 5,460千円)
2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2017年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2016年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2015年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
キーワード代謝 / システム生物学 / トランスオミクス / 数理モデル / メタボローム / プロテオーム / トランスクリプトーム / シグナル伝達 / 代謝ネットワーク / シグナル伝達ネットワーク
研究成果の概要

当初の研究計画通り、遺伝子発現および代謝流束に関連するオミクス階層を含むトランスオミクス解析手法を確立した。この手法をマウス肝臓における代謝調節機構解明に応用し、経口グルコース負荷試験を課した健常マウスおよび肥満マウスの肝臓における多階層代謝制御ネットワーク再構築に成功した。本研究はin vivoデータを用いた例としては初の本格的トランスオミクス解析である。さらに、トランスオミクスの概念および方法論、将来の方向性を体系的に定義した総説を複数発表し、特にTrends in Biotechnology誌では2016年4月号の表紙を飾り、方法論の認知度向上につながった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

我々が本研究を通して確立したトランスオミクスの方法論は、これまで主に哺乳類の糖代謝調節機構の全体像解明に関して成果を上げている。代謝調節機構の解明は、栄養や関連生理機能についてのより正確な理解につながり、さらに2型糖尿病など代謝疾患のメカニズム解明やその予防へとつながる。また近年、微生物によって有用物質を生産する代謝工学・発酵工学に関しても欧州を中心にトランスオミクスの応用が始まっており、代謝を調節するメカニズムに関して細胞や臓器のみならず種を超えて応用可能な方法論であることが示されつつある。したがって、トランスオミクスは広く代謝に関連する科学全般の発展に資する方法論である。

報告書

(5件)
  • 2019 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 4件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 11件、 招待講演 15件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] シドニー大学(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Sydney(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Sydney/University of Queensland/University of New South Wales(Australia)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Dynamic 13C Flux Analysis Captures the Reorganization of Adipocyte Glucose Metabolism in Response to Insulin2020

    • 著者名/発表者名
      Quek Lake-Ee、Krycer James R.、Ohno Satoshi、Yugi Katsuyuki、Fazakerley Daniel J.、Scalzo Richard、Elkington Sarah D.、Dai Ziwei、Hirayama Akiyoshi、Ikeda Satsuki、Shoji Futaba、Suzuki Kumi、Locasale Jason W.、Soga Tomoyoshi、James David E.、Kuroda Shinya
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 23 号: 2 ページ: 100855-100855

    • DOI

      10.1016/j.isci.2020.100855

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Rate-oriented trans-omics: integration of multiple omic data on the basis of reaction kinetics2019

    • 著者名/発表者名
      Yugi Katsuyuki、Ohno Satoshi、Krycer James R.、James David E.、Kuroda Shinya
    • 雑誌名

      Current Opinion in Systems Biology

      巻: 15 ページ: 109-120

    • DOI

      10.1016/j.coisb.2019.04.005

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] トランスオミクスの考え方と実験デザイン2019

    • 著者名/発表者名
      柚木克之
    • 雑誌名

      細胞

      巻: 51 ページ: 701-705

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] トランスオミクス・統合オミクス研究による免疫代謝・腸内細菌代謝研究2019

    • 著者名/発表者名
      出野泉花, 柚木克之
    • 雑誌名

      臨床免疫・アレルギー科

      巻: 72 ページ: 342-350

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Reconstruction of global regulatory network from signaling to cellular functions using phosphoproteomic data2018

    • 著者名/発表者名
      Kawata Kentaro、Yugi Katsuyuki、Hatano Atsushi、Kokaji Toshiya、Tomizawa Yoko、Fujii Masashi、Uda Shinsuke、Kubota Hiroyuki、Matsumoto Masaki、Nakayama Keiichi I.、Kuroda Shinya
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 24 号: 1 ページ: 82-93

    • DOI

      10.1111/gtc.12655

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Trans-omic Analysis Reveals Selective Responses to Induced and Basal Insulin across Signaling, Transcriptional, and Metabolic Networks2018

    • 著者名/発表者名
      Kawata Kentaro、Hatano Atsushi、Yugi Katsuyuki、Kubota Hiroyuki、Sano Takanori、Fujii Masashi、Tomizawa Yoko、Kokaji Toshiya、Tanaka Kaori Y.、Uda Shinsuke、Suzuki Yutaka、Matsumoto Masaki、Nakayama Keiichi I.、Saitoh Kaori、Kato Keiko、Ueno Ayano、Ohishi Maki、Hirayama Akiyoshi、Soga Tomoyoshi、Kuroda Shinya
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 7 ページ: 212-229

    • DOI

      10.1016/j.isci.2018.07.022

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Metabolism as a signal generator across trans-omic networks at distinct time scales2018

    • 著者名/発表者名
      Yugi Katsuyuki、Kuroda Shinya
    • 雑誌名

      Current Opinion in Systems Biology

      巻: 8 ページ: 59-66

    • DOI

      10.1016/j.coisb.2017.12.002

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] GWASをトランスオミクスで読み解く2018

    • 著者名/発表者名
      柚木克之, 角田達彦, 黒田真也
    • 雑誌名

      遺伝子医学Mook

      巻: 33 ページ: 127-136

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Dynamic Metabolomics Reveals that Insulin Primes the Adipocyte for Glucose Metabolism2017

    • 著者名/発表者名
      James R. Krycer, Satoshi Ohnoら全21名
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 21 号: 12 ページ: 3536-3547

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2017.11.085

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Metabolism-Centric Trans-Omics2017

    • 著者名/発表者名
      Yugi Katsuyuki、Kuroda Shinya
    • 雑誌名

      Cell Systems

      巻: 4 号: 1 ページ: 19-20

    • DOI

      10.1016/j.cels.2017.01.007

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Selective control of up-regulated and down-regulated genes by temporal patterns and doses of insulin2016

    • 著者名/発表者名
      Takanori Sano,* Kentaro Kawata, * Satoshi Ohno,* Katsuyuki Yugi, Hiroaki Kakuda, Hiroyuki Kubota, Shinsuke Uda, Masashi Fujii, Katsuyuki Kunida, Daisuke Hoshino, Atsushi Hatano, Yuki Ito,1 Miharu Sato, Yutaka Suzuki, Shinya Kuroda†
    • 雑誌名

      Science Signaling

      巻: 9 号: 455

    • DOI

      10.1126/scisignal.aaf3739

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Trans-Omics: How To Reconstruct Biochemical Networks Across Multiple ‘Omic’ Layers2016

    • 著者名/発表者名
      Yugi, K., Kubota, H., Hatano, A., and Kuroda, S.
    • 雑誌名

      Trends in Biotechnology

      巻: 34 号: 4 ページ: 276-290

    • DOI

      10.1016/j.tibtech.2015.12.013

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Trans-omics: integration of multiple omic data on the basis of reaction kinetics2020

    • 著者名/発表者名
      Yugi, K.
    • 学会等名
      Karolinska Institutet _ RIKEN Joint International Doctoral Course 2020
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] トランスオミクス解析によるインスリン代謝制御ネットワークの再構築2019

    • 著者名/発表者名
      柚木克之
    • 学会等名
      第92回日本内分泌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Integration of phosphoproteome and 13C-metabolome data reveals ‘metabolic priming’ in the adipocyte2019

    • 著者名/発表者名
      Yugi, K.
    • 学会等名
      3rd RIKEN IMS-Stanford ISCBRM Joint Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] トランスオミクス研究の現在地および免疫代謝研究への展望2019

    • 著者名/発表者名
      柚木克之
    • 学会等名
      第7回がんと代謝研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 多階層オミクスデータ解析の自動化に向けて2019

    • 著者名/発表者名
      柚木克之
    • 学会等名
      第44回日本医用マススペクトル学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 3 つのオミクス階層を縦断するインスリン濃度選択的制御軸の発見2019

    • 著者名/発表者名
      柚木克之
    • 学会等名
      第13回メタボロームシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Dose-selective metabolic regulation by insulin across multiple omic layers2019

    • 著者名/発表者名
      Yugi, K.
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium for TransOmics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Trans-omics: integration of multiple omic data on the basis of reaction kinetic2019

    • 著者名/発表者名
      Yugi, K.
    • 学会等名
      The 6th RIKEN-KI-SciLifeLab Symposium: Biomedical Data for Artificial Intelligence
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Trans-omics: integration of multiple omic data on the basis of reaction kinetics2019

    • 著者名/発表者名
      Yugi, K.
    • 学会等名
      The 4th Symposium of Inter-University Research Network for Trans-Omics Medicine
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dose-selective metabolic regulation by insulin across multiple omic layers2019

    • 著者名/発表者名
      Yugi, K.
    • 学会等名
      RIKEN-KU Leuven Joint Symposium 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] トランスオミクス:細胞の反応速度論的描像に基づく統合オミクス解析2019

    • 著者名/発表者名
      柚木克之
    • 学会等名
      第412回CBI学会講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Dynamic metabolomics and phosphoproteomics reveals that insulin primes the adipocyte for glucose metabolism2018

    • 著者名/発表者名
      Katsuyuki Yugi, James R. Krycer, Shinya Kuroda, David E. James
    • 学会等名
      19th International Conference on Systems Biology, Lyon, France
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 統合オミクス解析の現状と未来2018

    • 著者名/発表者名
      柚木克之
    • 学会等名
      味の素株式会社 イノベーション研究所
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Trans-omic analysis reveals fed and fasting insulin signal across phosphoproteome, transcriptome, and metabolome2017

    • 著者名/発表者名
      Katsuyuki Yugi
    • 学会等名
      The 1st International Symposium for Trans-Omics, Tokyo
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A trans-omic reconstruction of insulin-dependent regulatory networks for metabolism2017

    • 著者名/発表者名
      Katsuyuki Yugi
    • 学会等名
      The 4th International Symposium of Gunma University Initiative for Advanced Research
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Reconstruction of insulin-dependent metabolic regulatory networks from phosphoproteome and metabolome data2017

    • 著者名/発表者名
      Katsuyuki Yugi
    • 学会等名
      RIKEN IMS - Japan Society for Immunology International Symposium on Immunology 2017
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dynamic metabolomics reveals that insulin primes the 16 adipocyte for glucose metabolism2017

    • 著者名/発表者名
      Katsuyuki Yugi
    • 学会等名
      From Single- to Multiomics: Applications and Challenges in Data Integration
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 動的13C-メタボロミクスおよびリン酸化プロテオミクスの統合解析により明らかとなった脂肪細胞の代謝プライミング機構2017

    • 著者名/発表者名
      柚木克之
    • 学会等名
      第42回日本医用マススペクトル学会年会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Reconstruction of a ‘trans-omic’ network of insulin signal from phosphoproteome and metabolome data2015

    • 著者名/発表者名
      Katsuyuki Yugi
    • 学会等名
      16th International Conference on Systems Biology
    • 発表場所
      Singapore (Singapore)
    • 年月日
      2015-11-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] トランスオミクス解析によるインスリン代謝制御ネットワークの再構築2015

    • 著者名/発表者名
      柚木克之
    • 学会等名
      第 40 回日本医用マススペクトル学会年会
    • 発表場所
      アクトシティ浜松(静岡県浜松市)
    • 年月日
      2015-09-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] トランスオミクス解析によるインスリン代謝制御ネットワークの再構 築2015

    • 著者名/発表者名
      柚木克之
    • 学会等名
      日本プロテオーム学会 2015 年会
    • 発表場所
      くまもと森都心プラザ(熊本県熊本市)
    • 年月日
      2015-07-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] トランスオミクス解析によるインスリン代謝制御ネットワークの再構築2015

    • 著者名/発表者名
      柚木克之
    • 学会等名
      第42回BMSコンファレンス
    • 発表場所
      岐阜グランドホテル(岐阜県岐阜市)
    • 年月日
      2015-07-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] トランスオミクス解析によるインスリン代謝制御ネットワークの再構築2015

    • 著者名/発表者名
      柚木克之
    • 学会等名
      第 63 回 質量分析総合討論会
    • 発表場所
      つくば国際会議場 エポカルつくば(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2015-06-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] トランスオミクス解析による多階層代謝制御ネットワークおよび薬剤応答ネットワークの再構築2015

    • 著者名/発表者名
      柚木克之
    • 学会等名
      東北大学東北メディカル・メガバンク機構・臨床メ タボロミクスセミナー
    • 発表場所
      東北大学東北メディカルメガバンク機構(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2015-05-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] Australian Biochemist 4月号

    • URL

      https://www.asbmb.org.au/magazine/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 多階層網羅的データに基づく細胞内分子間ネットワーク自動推定法2015

    • 発明者名
      柚木克之、久保田浩行、黒田真也
    • 権利者名
      柚木克之、久保田浩行、黒田真也
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2015
    • 取得年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2022-11-04  

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