腫瘍内不均一性解明のための超並列がん進化シミュレーションデータ解析手法の開発

• 研究課題/領域番号: 17K12773
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生命・健康・医療情報学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 新井田 厚司 東京大学, 医科学研究所, 助教 (00772493)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: シミュレーション / がん / 進化 / スーパーコンピュータ / 可視化 / 癌

研究成果の概要

がん細胞は正常細胞が変異獲得、自然選択を繰り返す進化過程によって生み出されていると考えられます。その進化過程を理解するために我々はこれまでにシミュレーションを用いたがんの進化ダイナミクスの研究を行ってきました。本研究では進化ダイナミクスがどのようにパラメータに依存するかを調べる感受性解析手法MASSIVEを開発しました。MASSIVEは膨大なシミュレーションをスーパーコンピュータ上で試行しその結果を対話的可視化ツールMASSIVE viewerによって解析します。また、応用例として次元格子上でのがん進化シミュレーションを用いて解析し、栄養の空間的偏りが分岐進化を促進することを見出しました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で開発した新しいパラメータ感受性解析手法 MASSIVEはこれまでの感受性解析手法とは全く異なる超並列計算と対話的可視化という二つの計算科学的技術を組み合わせ、幅広いパラメータ空間を直感的に探索可能にした点に新規性がある。我々はがんの進化シミュレーションの解析を目的に開発を行っているが、シミュレーション一般に応用可能な技術であり、感受性解析のデファクトスタンダードになると期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Sensitivity analysis of agent-based simulation utilizing massively parallel computation and interactive data visualization (2019)
  • 著者名/発表者名: Niida A, Hasegawa T, Miyano S
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 14(3) 号: 3 ページ: e0210678-e0210678
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0210678
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Combined mutation of Apc, Kras and Tgfbr2 effectively drives metastasis of intestinal cancer (2018)
  • 著者名/発表者名: Sakai, E., Nakayama, M., Oshima, H., Kouyama, Y., Niida, A., Fujii, S., Ochiai, A., Nakayama, K. I., Mimori, K., Suzuki, Y., Hong, C. P., Ock, C. Y., Kim, S. J. and Oshima, M.
  • 雑誌名: Cancer reserach 巻: in press
  • NAID: 120006452378
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Understanding intratumor heterogeneity by combining genome analysis and mathematical modeling (2018)
  • 著者名/発表者名: Niida Atsushi、Nagayama Satoshi、Miyano Satoru、Mimori Koshi
  • 雑誌名: Cancer science 巻: 109 号: 4 ページ: 884-892
  • DOI: 10.1111/cas.13510
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Impediment of Replication Forks by Long Non-coding RNA Provokes Chromosomal Rearrangements by Error-Prone Restart (2017)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Takaaki、Marotta Michael、Suzuki Ryusuke、Diede Scott J.、Tapscott Stephen J.、Niida Atsushi、Chen Xiongfong、Mouakkad Lila、Kondratova Anna、Giuliano Armando E.、Orsulic Sandra、Tanaka Hisashi
  • 雑誌名: Cell report 巻: 21 号: 8 ページ: 2223-2235
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2017.10.103
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Japanese genome-wide association study identifies a significant colorectal cancer susceptibility locus at chromosome 10p14. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Y, Sugimachi K, Yamamoto K, Niida A, Shimamura T, Sato T, Watanabe M, Tanaka J, Kudo S, Sugihara K, Hase K, Kusunoki M, Yamada K, Shimada Y, Moriya Y, Suzuki Y, Miyano S, Mori M, Mimori K
  • 雑誌名: Cancer Sci. 巻: 108(11) 号: 11 ページ: 2239-2247
  • DOI: 10.1111/cas.13391
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Multiregional sequencing unveiled temporal dynamics of intratumor heterogeneity during colorectal cancer evolution (2017)
  • 著者名/発表者名: Atsuahi Niida
  • 学会等名: International Conference on Translational Cancer Medicine held in cooperation with the Latin American Cooperative Oncology Group (LACOG)
  • 国際学会
• [学会発表] がんの進化シミュレーション (2017)
  • 著者名/発表者名: 新井田厚司
  • 学会等名: 第6回生命医薬情報学連合大会
• [学会発表] 大腸がんの進化と腫瘍内不均一性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 新井田厚司
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [備考] MASSIVE viewer
  • URL: https://www.hgc.jp/~niiyan/massive/