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機械学習によるピロールイミダゾールポリアミドでゲノム結合の解析

研究課題

研究課題/領域番号 17K15047
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 ゲノム医科学
研究機関千葉県がんセンター(研究所)

研究代表者

LIN JASON  千葉県がんセンター(研究所), がん治療開発グループ がん遺伝創薬研究室, 研究員 (80774124)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードケミカルバイオロジー / バイオインフォマティクス / ゲノミクス / エピゲノミクス / ゲノミックス / 総合生物 / ゲノム科学 / ゲノム医科学 / ゲノム創薬
研究成果の概要

癌遺伝子の主蛋白質を標的にすることでがん治療法が開発されているが、治療薬の開発が難しい標的分子も多い。ピロールイミダゾールポリアミド(PIP)は、副溝に結合してDNAに直接標的する化合物であり、様々な癌遺伝子を阻害することが確認された。しかし、大半のPIPは8~10塩基認識であり、ゲノム内には多くの結合配列が存在し、PIPの治療効果、毒性や副作用などの安全性を予測することが困難と考えられる。本研究では、バイオインフォマティクス及び機械学習法により次世代シーケンシング及び発現プロファイリングデータ解析を基づいて、PIPにおけるがんゲノムとの結合の評価及び臨床的な副作用の予測モデルを行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

がん治療では、標的タンパク質構造によって、大半のがん標的に直接阻害することが難しい。ピロールイミダゾールポリアミド(PIP)は、DNA塩基認識によってDNA副溝結合を経由し、様々な癌遺伝子を阻害することが確認された。塩基認識では数学的なリミットがあり、ゲノム内には多くの結合配列が存在する。臨床実用へのため、PIPの治療効果、毒性や副作用などの安全性を予測しなければならない。本研究では、人工知能における機械学習法により、がんゲノムデータを解析し、PIPにおけるがんゲノムとの結合の評価及び臨床的な副作用の予測モデルを行った。本研究の結果によりPIPががん治療薬剤として実現することを期待される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 6件) 備考 (4件)

  • [国際共同研究] 台湾・国立成功大学医療情報学研究所/台湾・国立成功大学電気電子工学大学院情報工学部(その他の国・地域)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] 台湾・国立成功大学医療情報学研究所/台湾・国立成功大学電気電子工学大学院情報工学部(その他の国・地域)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] The Road Not Taken with Pyrrole-Imidazole Polyamides: Off-Target Effects and Genomic Binding2020

    • 著者名/発表者名
      Lin Jason、Nagase Hiroki
    • 雑誌名

      Biomolecules

      巻: 10 号: 4 ページ: 544-544

    • DOI

      10.3390/biom10040544

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] CRED: a rapid peak caller for Chem-seq data2019

    • 著者名/発表者名
      Lin Jason、Kuo Tony、Horton Paul、Nagase Hiroki
    • 雑誌名

      Journal of Open Source Software

      巻: 4 号: 37 ページ: 1423-1423

    • DOI

      10.21105/joss.01423

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Estimating genome-wide off-target effects for pyrrole-imidazole polyamide binding by a pathway-based expression profiling approach.2019

    • 著者名/発表者名
      Lin J, Krishnamurthy S, Yoda H, Shinozaki Y, Watanabe T, Koshikawa N, Takatori A, Horton P and Nagase H.
    • 雑誌名

      PLoS One.

      巻: 14 号: 4 ページ: 4-4

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0215247

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Direct Targeting of MYCN Gene Amplification by Site-Specific DNA Alkylation in Neuroblastoma2018

    • 著者名/発表者名
      Yoda Hiroyuki、Inoue Takahiro、Shinozaki Yoshinao、Lin Jason、Watanabe Takayoshi、Koshikawa Nobuko、Takatori Atsushi、Nagase Hiroki
    • 雑誌名

      Cancer Research

      巻: 79 号: 4 ページ: 830-840

    • DOI

      10.1158/0008-5472.can-18-1198

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Hydrophobic structure of hairpin ten-ring pyrrole-imidazole polyamides enhances tumor tissue accumulation/retention in vivo2018

    • 著者名/発表者名
      Inoue Takahiro、Shimozato Osamu、Matsuo Nina、Mori Yusuke、Shinozaki Yoshinao、Lin Jason、Watanabe Takayoshi、Takatori Atsushi、Koshikawa Nobuko、Ozaki Toshinori、Nagase Hiroki
    • 雑誌名

      Bioorganic & Medicinal Chemistry

      巻: 26 号: 9 ページ: 2337-2344

    • DOI

      10.1016/j.bmc.2018.03.029

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 塩基配列選択的な新規エピゲノム制御分子PIP-SAHAにおける機械学習法による遺伝子発現量影響の予測2020

    • 著者名/発表者名
      リン・ジェイソン、渡部隆義、杉山弘、永瀬浩喜
    • 学会等名
      第5回AMEDがん若手研究者ワークショップ
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 発現プロファイリングによるDNA副溝結合剤のピロールイミダゾールポリアミドでの オフターゲット及び副作用の評価・予測2019

    • 著者名/発表者名
      Jason Lin, Sakthisri Krishnamurthy, Hiroyuki Yoda, Yoshinao Shinozaki, Takayoshi Watanabe, Nobuko Koshikawa, Atsushi Takatori, Paul Horton, Hiroki Nagase
    • 学会等名
      第78回日本癌学会学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimation of Phenotypes and Side Effects from DNA Minor-Groove-Binding Pyrrole-Imidazole Polyamides2019

    • 著者名/発表者名
      Jason Lin, Atsushi Takatori, Hiroki Nagase, Paul Horton
    • 学会等名
      27th Conference on Intelligent Systems for Molecular Biology and the 18th European Conference on Computational Biology (ISMB/ECCB 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ピロールイミダゾールポリアミドでの非特異的なゲノム結合および副作用の予測2019

    • 著者名/発表者名
      リン・ジェイソン、クリシュナムーティ・サクテイシリ、養田裕行、篠崎喜脩、渡部隆義、越川信子、高取敦志、ホートン・ポール、永瀬浩喜
    • 学会等名
      第28回日本癌病態治療研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 臨床検体を用いた網羅的遺伝子発現解析によるがん増悪化分子フロントに関連するバイオマーカーの開発研究2019

    • 著者名/発表者名
      Lin Jason, 奥村和弘, 寺島裕也, 遠田悦子, 板倉明司, 松島綱治, 永瀬浩喜
    • 学会等名
      AMEDがん若手研究者ワークショップ
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Chem-seq: Evaluation of Genomewide Binding Effects of DNA Minor Groove-Binding Pyrrole Imidazole Polyamides2018

    • 著者名/発表者名
      Lin Jason, Takatori Atsushi, Horton Paul, Nagase Hiroki
    • 学会等名
      RECOMB/ISCB Conference on Regulatory & Systems Genomics with DREAM Challenges
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ピロールイミダゾールポリアミドによるがん治療の評価:Chem-seq2018

    • 著者名/発表者名
      Lin Jason, 平岡桐子, Krishnamurthy Sakthisri, 井上貴博, 養田裕行, 篠崎喜脩, 渡部隆義, 高取敦志, 越川信子, 永瀬浩喜
    • 学会等名
      第77回日本癌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ゲノム解析によるピロールイミダゾールポリアミドで生化学的機能および臨床的副作用の予測2018

    • 著者名/発表者名
      Lin Jason, 平岡桐子, 養田裕行, Krishnamurthy Sakthisri, 篠崎喜脩, 渡部隆義, 高取敦志, 越川信子, Horton Paul, 永瀬浩喜
    • 学会等名
      第27回日本癌病態治療研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Design of a next-generation affinity-enrichment Chem-seq sequencing procedure to assess the biochemistry of minor-groove-binding pyrrole-imidazole polyamides2017

    • 著者名/発表者名
      J. Lin, A. Tataktori, K. Hiraoka, H. Yoda, S. Krishnamurthy, T. Inoue, T. Watanabe, T. Kuo, Y. Shinozaki, N. Koshikawa, P. Horton, H. Nagase
    • 学会等名
      2017年度生命科学系学会合同年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Assessing oncotherapeutic efficacy of minor-groove-binding pyrrole-imidazole polyamides by Chem-seq sequencing2017

    • 著者名/発表者名
      J. Lin, K. Hiraoka, H. Yoda, A. Takatori, T. Watanabe, T. Kuo, Y. Shinozaki, N. Koshikawa, P. Horton, H. Nagase
    • 学会等名
      "第76回日本癌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 機械学習によるピロールイミダゾールポリアミドでのゲノム結合の解析2017

    • 著者名/発表者名
      Jason Lin
    • 学会等名
      "文部科学省先端モデル動物支援プラットフォーム・若手支援技術講習会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] Chem-seq Read Enrichment Discovery: CRED

    • URL

      https://github.com/jlincbio/cred

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
  • [備考] pipoft: R package for estimating PIP side effects

    • URL

      https://github.com/jlincbio/pipoft

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
  • [備考] kmeRs2: k-Mers Similarity Score Matrix

    • URL

      https://github.com/jlincbio/kmeRs2

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] rfpipeak: Chem-seq peak calling by random forest

    • URL

      https://github.com/jlincbio/rfpipeak

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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