哺乳細胞内で動作する人工遺伝子回路によるエピジェネティック・ランドスケープの構築

• 研究課題/領域番号: 23680031
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生体生命情報学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 木賀 大介 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (30376587)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 27,040千円 (直接経費: 20,800千円、間接経費: 6,240千円); 2013年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円); 2012年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円); 2011年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
• キーワード: 人工遺伝子回路 / 合成生物学 / エピジェネティック・ランドスケープ / 数理モデル / 分化

研究成果の概要

多細胞生物において細胞が多様化していく様は、同一の遺伝子セットを持った細胞群が、細胞内・細胞間の分子ネットワークによって自律的に地形を規定し、この地形に沿って状態変化するよう自らをプログラムしていると、とらえることができる。また、細胞間の分子ネットワークは、細胞相互の位置関係も重要な意味を持つ。本研究では、この現象を追及するために、本質を抽出したシステムとして人工遺伝子回路を研究者が構築し解析することを行った。

研究成果

• [雑誌論文] Effects of downstream genes on synthetic genetic circuits (2014)
  • 著者名/発表者名: Takefumi Moriya, Masayuki Yamamura, Daisuke Kiga
  • 雑誌名: BMC Systems Biology 巻: 8(suppl 4) 号: S4 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1186/1752-0509-8-s4-s4
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] General applicability of synthetic gene-overexpression for cell-type ratio control via reprogramming (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Ishimatsu
  • 雑誌名: ACS Synthetic Biology 巻: - 号: 9 ページ: 638-644
  • DOI: 10.1021/sb400102w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synthetic Biology and Dual Use (2013)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Kiga
  • 雑誌名: Journal of Disaster Research 巻: 8 ページ: 698-704
  • 査読あり
• [雑誌論文] 細胞内における人工遺伝子回路の構築 (2013)
  • 著者名/発表者名: 関根亮二、木賀大介
  • 雑誌名: 生物工学会誌 巻: 91 ページ: 327-333
  • NAID: 110009616008
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Cultivation of Synthetic Biology with the iGEM Competition (2013)
  • 著者名/発表者名: Thiprampai Thamamongood
  • 雑誌名: Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics 巻: 17.2 ページ: 161-166
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design strategy for an initial state-independent diversity generator (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryoji Sekine
  • 雑誌名: Chem-Bio Informatics Journal 巻: 12 ページ: 39-49
  • 査読あり
• [雑誌論文] T unability of the ratio of cell states after the synthetic diversification by the diversity generator (2012)
  • 著者名/発表者名: 関根 亮二, 山村 雅幸, 萩谷 昌巳, 木賀 大介
  • 雑誌名: Communicative and Integrative Biology 巻: 5巻 号: 4 ページ: 393-394
  • DOI: 10.4161/cib.20310
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tunable synthetic phenotypic diversification on Waddington's landscape through autonomous signaling (2011)
  • 著者名/発表者名: Sekine, R., Yamamura, M., Ayukawa, S., Ishimatsu, K., Akama, S., Takinoue, M., Hagiya, M., Kiga, D.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A. 巻: 108 号: 44 ページ: 17969-17973
  • DOI: 10.1073/pnas.1105901108
  • 査読あり
• [学会発表] シンポジウム 「細胞を創る研究と社会との関わり」について、今、一度振り返る (2013)
  • 著者名/発表者名: 加藤和人 木賀大介
  • 学会等名: 細胞を創る研究会 6.0
  • 発表場所: 鶴岡メタボロームキャンパス レクチャーホール・山形県鶴岡市
  • 年月日: 2013-11-14 – 2013-11-15
• [学会発表] Implementation of artificial genetic circuits based on deformation of a nullcline (2013)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Kiga
  • 学会等名: The first annual winter q-bio meeting
  • 発表場所: Honolulu, USA
• [学会発表] Conferring multipotency to the bistable system by overexpression of genes (2012)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Kiga
  • 学会等名: Joint Conference on Informatics in Biology, Medicine and Pharmacology
  • 発表場所: Tokyo、Japan
• [学会発表] ヌルクラインの変形に基づく人工遺伝子回路の実装 (2012)
  • 著者名/発表者名: 木賀大介
  • 学会等名: 第35回分子生物学会シンポジウム 複雑な生命システムへの理論的・構成的アプローチ
  • 発表場所: 福岡、日本
• [学会発表] 数理モデルと定量結果とに基づいた人工遺伝子回路の改善サイクル (2012)
  • 著者名/発表者名: 木賀大介
  • 学会等名: 定量生物学の会 第五回年会
  • 発表場所: 東京、日本
  • 招待講演
• [学会発表] 遺伝子大量発現によって双安定システムに多能性を与える (2012)
  • 著者名/発表者名: 石松愛
  • 学会等名: 第64回日本生物工学会大会 神戸国際会議場
  • 発表場所: 神戸、日本
• [学会発表] Synthetic Biology (2012)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Kiga
  • 学会等名: Japanse-French Frontier Science Symposium (日仏先端科学シンポジウム)
  • 発表場所: Nice, France
  • 招待講演
• [学会発表] Waddingtonの地形の概念を人工遺伝子回路でデザインする (2011)
  • 著者名/発表者名: 木賀大介
  • 学会等名: 第84回日本生化学会 シンポジウム「ゲノムデザインの最前線」内
  • 発表場所: 京都国際会館, Kyoto, Japan
• [学会発表] Tunable synthetic phenotypic diversification on Waddington’s landscape through autonomous signaling (2011)
  • 著者名/発表者名: 木賀大介
  • 学会等名: 第４９回日本生物物理学会年会 シンポジウム「生命システムの情報処理」内
  • 発表場所: Hyogo, Japan
• [学会発表] A repeat of the synthetic diversification by periodical dilution
  • 著者名/発表者名: Ryoji Sekine
  • 学会等名: COLD SPRING HARBOR ASIA CONFERENCES on Synthetic Biology
  • 発表場所: Suzhou, China