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周波数応答に基づく遺伝子制御回路のモデル集合同定法と実験系の構築

研究課題

研究課題/領域番号 16H07175
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分補助金
研究分野 制御・システム工学
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

堀 豊  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 助教 (10778591)

研究期間 (年度) 2016-08-26 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード遺伝子回路 / 確率システム / システム同定 / 凸最適化 / マイクロ流路 / 制御工学 / マイクロ・ナノデバイス / 生物物理
研究成果の概要

本研究では,微生物の細胞内で動作する人工的な反応系(遺伝子回路)のダイナミクスをシステム工学的なアプローチで数理モデル化するために必要な理論,およびモデル化に必要なデータを取得するためのマイクロ流路実験系の構築を行った.
特に,生化学反応システムの数理モデルが計測データの少なさや反応ダイナミクスの確率ゆらぎなどの影響により大きな「不確かさ」を有することに着目し,不確かさを定量的に扱うためのパラメタ同定法,パラメタ設計法を最適化問題として定式化した.また,遺伝子回路に対して化学的な入力を動的に与え,周波数応答を計測するためのマイクロリアクタおよびその制御装置を構築した.

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Optimization-based synthesis of stochastic biocircuits with statistical specifications2018

    • 著者名/発表者名
      Sakurai Yuta、Hori Yutaka
    • 雑誌名

      Journal of The Royal Society Interface

      巻: 15 号: 138 ページ: 20170709-20170709

    • DOI

      10.1098/rsif.2017.0709

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 生体分子反応を動的に制御するためのマイクロアクチュエータ2018

    • 著者名/発表者名
      若命彩香, 堀豊
    • 学会等名
      第1回分子ロボティクス年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ガウス過程状態空間モデルを用いたデータ駆動型の遺伝子回路モデリング2018

    • 著者名/発表者名
      上杉周平, 堀豊
    • 学会等名
      第5回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 統計的仕様に基づく遺伝子回路のロバスト設計2017

    • 著者名/発表者名
      堀豊, 櫻井裕大
    • 学会等名
      第60回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] A convex approach to steady state moment analysis for stochastic chemical reactions2017

    • 著者名/発表者名
      Yuta Sakurai and Yutaka Hori
    • 学会等名
      IEEE 56th Annual Conference on Decision and Control
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 遺伝子回路を動的制御するためのマイクロリアクタの構築2017

    • 著者名/発表者名
      石川真菜,堀豊
    • 学会等名
      第4回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 凸最適化による確率的化学反応のモーメント解析2017

    • 著者名/発表者名
      櫻井裕大,堀豊
    • 学会等名
      第4回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 遺伝子回路のシステム工学:設計論と構築技術2017

    • 著者名/発表者名
      堀豊
    • 学会等名
      第4回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2016-09-02   更新日: 2019-03-29  

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