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On searching antimicrobial agents among natural products:Fighting against Superbug

研究課題

研究課題/領域番号 20K12043
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分62010:生命、健康および医療情報学関連
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

AMIN MD.ALTAFUL  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (30379531)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードNatural antibiotics / Traditional medicines / Machine learning / Jamu formulas / TCM formulas / Antibiotic compounds / Natural products / Antimicrobial / Traditional Medicines / Lasso regression / Deep learning / Machine Learning / Graph Clustering / Random Forest / Chemoinformatics / Antimicrobials / Natural Products
研究開始時の研究の概要

Antimicrobial agents are drugs that can kill microorganisms or stop their growth. Widespread overdose and irresponsible usage of antibiotics in clinical practicees for both human and livestock has resulted in resistance of bacteria to antimicrobial agents. Such multidrug-resistant (MDR) bacteria are recently called as Superbugs. MDR bacteria poses global problems with the threat of the reoccurrence of a situation of the pre-antibiotic era and increased cost of healthcare services. This work will search antimicrobial agents/drugs among natural products by utilizing mainly chemoinformatics.

研究成果の概要

抗生物質耐性菌の出現は年々深刻化する公衆衛生上の脅威であり、対策として新しい抗生物質の発見が必要とされている。本研究ではアジア各地で伝統的に利用されている薬用植物を用いた治療法(ジャムウ、ユナニ、伝統中国医学など)に着目し、機械学習を利用して新規の抗生物質を見つけるための分類モデルを構築した。天然代謝物質のデータベースを用いた解析により、合計で42の植物と201の代謝物が潜在的な天然の抗生物質の候補として予測された。本研究の結果を用いて、インパクトファクター4以上の学術誌に4本の論文を発表し、IEEEのカンファレンスに2本の論文を発表した。この科研費をもとに、その他の関連研究を実施した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

Our research focused on finding natural antibiotic compounds based on traditional medicine formulas by applying various machine learning algorithms. By further investigation if some of our predicted antibiotics can be used in clinical practice it would be of great scientific and social significance.

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 6件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 7件、 招待講演 3件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] On Finding Natural Antibiotics based on TCM Formulae2023

    • 著者名/発表者名
      Gao, P., Nasution, A. K., Yang, S., Chen, Z., Ono, N., Kanaya, S., & Altaf-Ul-Amin, M. D.
    • 雑誌名

      Methods

      巻: 214 ページ: 35-45

    • DOI

      10.1016/j.ymeth.2023.04.001

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Prediction of Potential Natural Antibiotics Plants Based on Jamu Formula Using Random Forest Classifier2022

    • 著者名/発表者名
      Nasution, Ahmad Kamal, Sony Hartono Wijaya, Pei Gao, Rumman Mahfujul Islam, Ming Huang, Naoaki Ono, Shigehiko Kanaya, and Md Altaf-Ul-Amin
    • 雑誌名

      Antibiotics

      巻: 11(9) 号: 9 ページ: 1199-1199

    • DOI

      10.3390/antibiotics11091199

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] Antibacterial Activity Prediction of Plant Secondary Metabolites Based on a Combined Approach of Graph Clustering and Deep Neural Network2022

    • 著者名/発表者名
      Bozlul Karim, M., Kanaya, S., & Altaf-Ul-Amin, M
    • 雑誌名

      Molecular Informatics

      巻: 41 号: 7 ページ: 2100247-2100247

    • DOI

      10.1002/minf.202100247

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] DPClusSBO: An integrated software for clustering of simple and bipartite graphs2021

    • 著者名/発表者名
      MB Karim, S Kanaya, M Altaf-Ul-Amin
    • 雑誌名

      SoftwareX

      巻: 16 ページ: 100821-100821

    • DOI

      10.1016/j.softx.2021.100821

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] Identification of Targeted Proteins by Jamu Formulas for Different Efficacies Using Machine Learning Approach2021

    • 著者名/発表者名
      Wijaya, S. H., Afendi, F. M., Batubara, I., Huang, M., Ono, N., Kanaya, S., & Altaf-Ul-Amin, M
    • 雑誌名

      life

      巻: 11(8) 号: 8 ページ: 866-866

    • DOI

      10.3390/life11080866

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] Development of a biomarker database toward performing disease classification and finding disease interrelations2021

    • 著者名/発表者名
      Hossain, Shaikh Farhad, Ming Huang, Naoaki Ono, Aki Morita, Shigehiko Kanaya, and Md Altaf-Ul-Amin
    • 雑誌名

      Database

      巻: 2021 ページ: 1-17

    • DOI

      10.1093/database/baab011

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Investigating Potential Natural Antibiotics Plants Based on Unani Formula Using Supervised Network Analysis and Machine Learning Approach2023

    • 著者名/発表者名
      Nasution, A. K., Ono, N., Kanaya, S., & Ul-Amin, M. A.
    • 学会等名
      2023 IEEE International Conference on Bioinformatics and Biomedicine (BIBM)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Novel Methods and Tool for Clustering of Simple and Bipartite Graphs: Applications in Ecology and Computational Biomedical Research2023

    • 著者名/発表者名
      Md. Altaf-Ul-Amin
    • 学会等名
      University of Texas in Dallas
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cancer subtyping via embedded unsupervised learning on transcriptomics data2022

    • 著者名/発表者名
      Yang Ziwei
    • 学会等名
      44th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society (EMBC22)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Novel Methods and Tool for Clustering of Simple and Bipartite Graphs: Applications in Ecology and Computational Biomedical Research2022

    • 著者名/発表者名
      Md. Altaf-Ul-Amin
    • 学会等名
      2022 12th International Conference on Biomedical Engineering and Technology (ICBET 2022) April 20-23, 2022|Tokyo, Japan
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cancer Subtyping via Embedded Unsupervised Learning on Transcriptomics Data2022

    • 著者名/発表者名
      Ziwei Yang, Lingwei Zhu, Zheng Chen, Ming Huang, Naoaki Ono, MD Altaf-Ul-Amin, Shigehiko Kanaya
    • 学会等名
      The 44th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Societye (EMBC)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Integrated Multi-Omics Approach for AMR Phenotype Prediction of Gut Microbiota2021

    • 著者名/発表者名
      Gao, P., Chen, Z., Wang, D., Huang, M., Ono, N., Altaf-Ul-Amin, M., & Kanaya, S
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Bioinformatics and Biomedicine (BIBM)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Prediction of TCM Effective against Bacterial Pneumonia and Identification of Antibacterial Natural Product2021

    • 著者名/発表者名
      Gao, P., Chen, Z., Huang, M., Ono, N., Amin, A., & Kanaya, S
    • 学会等名
      The 43rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Societye (EMBC)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Applications of KNApSAcK Database and DPClus Algorithm: Plants to Metabolites to Target Proteins in the Context of Jamu Medicines and IBD Gene Prediction2021

    • 著者名/発表者名
      Md. Altaf-Ul-Amin
    • 学会等名
      Cyberphysical Digital Microfluidic Biochips in Healthcare Technologies and Applications
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] PREDICTION OF POTENTIAL NATURAL ANTIBIOTICS PLANTS BASED ON JAMU FORMULAS USING MACHINE LEARNING APPROACH2021

    • 著者名/発表者名
      AHMAD KAMAL NASUTION, MD-ALTAF UL-AMIN, SHIGEHIKO KANAYA
    • 学会等名
      International Conference on Bioinformatics, Biomedicine, Biotechnology and Computational Biology (EUIC3BCB)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An approach to construct and validate TCM dataset effective against bacterial pneumonia2021

    • 著者名/発表者名
      3.G. Pei, C. Zheng, H. Ming, O. Naoaki, K. Shigehiko, and M. Altaf-Ul-Amin
    • 学会等名
      2021 IEEE 3nd Global Conference on Life Sciences and Technologies (LifeTech)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] Recent Trends in Computational Research on Diseases2022

    • 著者名/発表者名
      Md. Altaf-Ul-Amin, Shigehiko Kanaya, Naoaki Ono and Ming Huang (Eds.)
    • 総ページ数
      130
    • 出版者
      MPDI
    • ISBN
      9783036532301
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [図書] Comprehensive Natural Products III: Chemistry and Biology.2020

    • 著者名/発表者名
      Altaf-Ul-Amin, M., & Kanaya, S.
    • 総ページ数
      32
    • 出版者
      Elsevier
    • ISBN
      9780081026915
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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