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グラフィカル・モデルに基づく生命情報からの因果・関連性解析

研究課題

研究課題/領域番号 20016028
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

堀本 勝久  独立行政法人産業技術総合研究所, 生命情報工学研究センター, 研究チーム長 (40238803)

研究分担者 藤 博幸  九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (70192656)
油谷 幸代  独立行政法人産業技術総合研究所, 生命情報工学研究センター, 研究員 (10361627)
研究期間 (年度) 2008 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
7,600千円 (直接経費: 7,600千円)
2009年度: 3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
2008年度: 3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
キーワード統計的因果推定 / 遺伝子制御ネットワーク / 肝がん進展過程 / 遺伝子制御 / 蛋白質相互作用 / ネットワーク / 統計因果推論 / ゲノム情報
研究概要

グラフィカル連鎖モデル(GCM)の数学的枠組み用いてPCアルゴリズムの拡張を行い、GCMによる遺伝子群間のネットワーク構造変化の推定と同様に、より詳細な遺伝子間ネットワーク構造変化の推定が可能にするシステムを構築した。GCM及び拡張PCアルゴリズムを組み合わせることで、マクロとミクロの二つの観点から階層的にネットワーク構造変化を追跡できる。このシステムを肝がん進展過程に関する遺伝子発現データに適用し、肝硬変から肝がんに至る進展における要因遺伝子ネットワーク候補を提案した。先にGCMのみを適用した際に得られる知見に比べ、遺伝子名自体を候補として提案することにより、実験検証への移行が容易になった。
さらに、タンパク質相互作用推定法の開発のため、カテゴリーデータを用いた統計的因果推定法を開発した。従来の方法は、変数が多数の際適用不可能であるため大規模ネットワークの推定は計算不能に陥っていた。適用法では、推定法の枠組みはそのままにして前処理において少数変数にまずまとめ、それらを統合する手続きを採用した。GCMによって推定された枠組みをPCアルゴリズムによって細密化するアプローチと逆の方向に推定する。プロトタイプを開発し、ドメインデータや実験計測データを用いて、既知相互作用知識との照応や、従来法との性能比較などを行った。
特定研究期間を通して、マイクロアレイなどの大規模計測データから、統計的に分子間相互作用を推定する方法を開発し、未知分子相互作用候補の絞り込みに関して、有用な方法を開発した。今後多方面への適用により、さらに改良を方法の重ねていくと共に利便性向上のためソフトウェア化が必要である。

報告書

(2件)
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (13件)

  • [雑誌論文] Differential miRNA expression between hepatitis B and hepatitis C leading disease progression to HCC2009

    • 著者名/発表者名
      Ura, S., et. al.
    • 雑誌名

      Hepatology 49

      ページ: 1098-1112

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] TRAIL inhibited the cyclic AMP responsible element mediated gene expression.2009

    • 著者名/発表者名
      Tokumoto, Y., et. al.
    • 雑誌名

      Biochem.Biophys.Res.Commun. 381

      ページ: 533-536

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Period-Phase Map : Two-diemsional Selection of Circadian Rhythm-Related Genes2009

    • 著者名/発表者名
      Morioka, R., et. al.
    • 雑誌名

      IET Sys.Biol. 3

      ページ: 487-495

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of novel candidate tumour marker genes for intrahepatic cholangiocarcinoma.2008

    • 著者名/発表者名
      Nishino. R.
    • 雑誌名

      J. Hepatol. 49

      ページ: 207-216

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Integer Programming-based Approach to Allocation of Reporter Genes for Cell Array Analysis.2008

    • 著者名/発表者名
      Hayashida. M.
    • 雑誌名

      Int. J. Bioinformatics Research and Applications 4

      ページ: 385-399

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Network evaluation from the consistency of the graph structure with the measured data.2008

    • 著者名/発表者名
      Saito. S.
    • 雑誌名

      BMC Sys. Biol. 2

      ページ: 84-84

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase Shifts of Circadian Transcripts in Eat Suprachiasmatic Nucleus.2008

    • 著者名/発表者名
      Morioka. R.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2nd International Symposium on Optimization and Systems Biology (OSB'08) 2

      ページ: 109-114

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time Series Segmentation for Gene Regulatory Process with Time-Window-Extension Technique.2008

    • 著者名/発表者名
      Zhang. Z. Y.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2nd International Symposium on Optimization and Systems Biology (OSB'08) 2

      ページ: 198-203

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Eevealing Disease Related Interactions by Correlation Analysis.2008

    • 著者名/発表者名
      Wu. Z. K.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2nd International Symposium on Optimization and Systems Biology (OSB'08) 2

      ページ: 341-349

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Detection of network structure changes by graphical chain modeling:a case study of hepatitis C virus-related hepatocellular carcinoma2009

    • 著者名/発表者名
      Saito, S., Horimoto, K.
    • 学会等名
      Joint 48th IEEE Conference on Decision and Control and 28th Chinese Control Conference
    • 発表場所
      Shanghai, China.
    • 年月日
      2009-12-17
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Co-Expressed Gene Assessment Based on the Path Consistency Algorithm : Operon Detection in Escherichia coli2009

    • 著者名/発表者名
      Saito, S., Horimoto, K.
    • 学会等名
      2009 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics
    • 発表場所
      San Antonio, Texas, USA.
    • 年月日
      2009-10-14
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Parameter optimization in network dynamics including unmeasured variables by the symbolic-numeric approach2009

    • 著者名/発表者名
      Nakatsui, M., Horimoto, K.
    • 学会等名
      The Third International Symposium on Optimizationand Systems Biology
    • 発表場所
      Zhangjiajie, Hunan, China
    • 年月日
      2009-09-20
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Network Screening-Detection of Activated Pathways from the Data Measured in a Finite Condition2009

    • 著者名/発表者名
      Horimoto, K.
    • 学会等名
      Computational Systems Biology Workshop
    • 発表場所
      Shanghai University
    • 年月日
      2009-09-19
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 遺伝子発現プロファイルによるネットワーク構造評価2009

    • 著者名/発表者名
      齊藤秀、堀本勝久
    • 学会等名
      電子情報通信学会
    • 発表場所
      キャンパスイノベーションセンター(田町)
    • 年月日
      2009-08-06
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 代数的アプローチと遺伝的アルゴリズムの組み合わせによる計測不能変数を含むネットワークのパラメータ最適化2009

    • 著者名/発表者名
      中津井雅彦、堀本勝久
    • 学会等名
      電子情報通信学会
    • 発表場所
      キャンパスイノベーションセンター(田町)
    • 年月日
      2009-08-06
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Trace of network structure changes by two approaches2009

    • 著者名/発表者名
      Horimoto, K.
    • 学会等名
      ASI Symposium on Bioinformatics and Data Mining
    • 発表場所
      Hong Kong Baptist University
    • 年月日
      2009-02-26
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 2つアプローチによる時間発展するネットワーク構造変化解析2008

    • 著者名/発表者名
      堀本勝久
    • 学会等名
      BMB2008(第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会
    • 発表場所
      神戸ポートピアホテル
    • 年月日
      2008-12-12
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 進展型疾患のネットワークモデル2008

    • 著者名/発表者名
      堀本勝久
    • 学会等名
      医療と情報技術の連携イノベーショフォーラム
    • 発表場所
      東京大学本郷キャンパス工学部
    • 年月日
      2008-12-02
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Phase Shifts of Circadian Transcripts in Rat Suprachiasmatic Nucleus.2008

    • 著者名/発表者名
      Morioka. R.
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Optimization and Systems Biology (OSB'08)
    • 発表場所
      Lijiang, China
    • 年月日
      2008-11-01
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Time Series Segmentation for Gene Regulatory Process with Time-Window-Extension Technique.2008

    • 著者名/発表者名
      Zhang. Z. Y.
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Optimization and Systems Biology (OSB'08)
    • 発表場所
      Lijiang, China
    • 年月日
      2008-11-01
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Eevealing Disease Related Interactions by Correlation Analysis.2008

    • 著者名/発表者名
      Wu. Z. K.
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Optimization and Systems Biology (OSB'08)
    • 発表場所
      Lijiang, China
    • 年月日
      2008-11-01
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Network Inference and Evaluation Based on Graphical Model.2008

    • 著者名/発表者名
      Horimoto. K.
    • 学会等名
      Seminar on Computational Systems Biology
    • 発表場所
      Shanghai University
    • 年月日
      2008-08-13
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2018-03-28  

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