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生命科学分野の多様なビッグデータからの能率的知識発見手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 26330334
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 生命・健康・医療情報学
研究機関長浜バイオ大学

研究代表者

池村 淑道  長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 客員教授 (50025475)

研究分担者 和田 健之介  長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 教授 (90231026)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2014年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードビッグデータ / 人工知能 / 時系列解析 / メタゲノム解析 / 核酸医薬 / 自己組織化マップ / 感染症ウイルス / オリゴヌクレイチド / インフルエンザウイルス / エボラウイルス / オリゴヌクレオチド組成 / オリゴヌクレオチド医薬 / 感染症RNAウイルス / RNA ウイルス / 機械学習 / tRNA / エボラ / インフルエンザ / SOM / RNAウイルス / ワードカウント / 病原性ウイルス / ゲノム配列 / 連続塩基組成
研究成果の概要

オリゴヌクレオチド組成に着目したBLSOM(一括学習型SOM)はゲノム配列のビッグデータ解析に適しており、教師なし機械学習であることから想定外の新知識発見を可能にする。感染症RNAウイルスゲノムを対象にしたAIを用いた解析で、時系列的に方向性や再現性のあるオリゴヌクレオチド組成の変化を見出した。この成果を応用して効果が持続すると期待できる核酸医薬をデザインする手法を開発した。高等動物のBLSOM解析により、セントロメアの近傍領域でエピゲノミクスの代表的マーカであるCpGを含む特定の5連塩基や、多様な転写因子の結合配列が高密度に集中する領域を見出し核内配置における役割に関するモデルを提唱した。

報告書

(5件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2018 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 8件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Time-series oligonucleotide count to assign antiviral siRNAs with long utility fit in the big data era2017

    • 著者名/発表者名
      K. Wada, Y. Wada, Y. Iwasaki, T.Ikemura
    • 雑誌名

      Gene Therapy

      巻: 24 号: 10 ページ: 668-673

    • DOI

      10.1038/gt.2017.76

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An artificial intelligence approach fit for tRNA gene studies in the era of big sequence data2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Iwasaki, Takashi Abe, Kennosuke Wada, Yoshiko Wada, Toshimichi Ikemura
    • 雑誌名

      Genes & Genetic Systems

      巻: 92 号: 1 ページ: 43-54

    • DOI

      10.1266/ggs.16-00068

    • NAID

      130006073276

    • ISSN
      1341-7568, 1880-5779
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Directional and reoccurring sequence change in zoonotic RNA virus genomes visualized by time-series word count2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshiko Wada, Kennosuke Wada, Yuki Iwasaki, Shigehiko Kanaya, Toshimichi Ikemura
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 号: 1

    • DOI

      10.1038/srep36197

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] CG-containing oligonucleotides and transcription factor-binding motifs are enriched in human pericentric regions2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshiko Wada, Yuki Iwasaki, Takashi Abe, Kennosuke Wada, Ikuo Tooyama and Toshimichi Ikemura.
    • 雑誌名

      Genes & Genetic Systems

      巻: 90 号: 1 ページ: 43-53

    • DOI

      10.1266/ggs.90.43

    • NAID

      130005083385

    • ISSN
      1341-7568, 1880-5779
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of Self-Compressing BLSOM for Comprehensive Analysis of Big Sequence Data.2015

    • 著者名/発表者名
      Akihito Kikuchi, Toshimichi Ikemura, and Takashi Abe.
    • 雑誌名

      BioMed Research International

      巻: 2015 ページ: 506052-506052

    • DOI

      10.1155/2015/506052

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Evolutionary changes in vertebrate genome signatures with special focus on coelacanth.2014

    • 著者名/発表者名
      Iwasaki Y, Abe T, Okada N, Wada K, Wada Y, Ikemura T.
    • 雑誌名

      DNA Reseach

      巻: 21 号: 5 ページ: 459-467

    • DOI

      10.1093/dnares/dsu012

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Novel Bioinformatics Method for Efficient Knowledge Discovery by BLSOM from Big Genomic Sequence Data2014

    • 著者名/発表者名
      Bai Y, Iwasaki Y, Kanaya S, Zhao Y, lkemura Y
    • 雑誌名

      BioMed Research International

      巻: Volume 2014(2014)Article ID 765648 ページ: 765648-765648

    • DOI

      10.1155/2014/765648

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Visualization of genome signatures of eukaryote genomes by Batch-Learning Self-Organizing Map (BLSOM) with a special emphasis on Drosophila genomes2014

    • 著者名/発表者名
      Takashi Abe, Yuta Hamao, Toshimichi Ikemura
    • 雑誌名

      BioMed Research International

      巻: Article ID 985706 ページ: 985706-985706

    • DOI

      10.1155/2014/985706

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] AI が明らかにした病原性 RNA ウイルスゲノムの方向性と再現性のある変化と薬効性の失われ難い核酸医薬設計2018

    • 著者名/発表者名
      池村淑道 、和田健之介 、和田佳子、岩崎裕貴
    • 学会等名
      第12回日本ゲノム微生物学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 自己圧縮 BLSOM (SC-BLSOM)を用いた連続塩基組成に基づくメタゲノム解析法の確立2018

    • 著者名/発表者名
      小川優太、 池村 淑道 、阿部 貴志
    • 学会等名
      第12回日本ゲノム微生物学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 人類に脅威を与えるRNAウイルス類の弱みをAIで探る:薬効が失われ難いsiRNAのデザイン2017

    • 著者名/発表者名
      池村淑道、和田佳子、岩崎裕貴、和田健之介
    • 学会等名
      日本ゲノム微生物学会第11回年会
    • 発表場所
      慶応大学藤沢キャンパス (神奈川県藤沢市)
    • 年月日
      2017-03-02
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] AIに導かれた病原性RNAウイルスの分子進化研究2017

    • 著者名/発表者名
      和田健之介、和田佳子、岩崎裕貴、池村淑道
    • 学会等名
      日本進化学会 第19回大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] TFIIICを基礎とした転写因子群の特徴抽出及びinsulator活性を含む遺伝子発現調節機構メカニズム2017

    • 著者名/発表者名
      岩﨑裕貴、池村淑道、黒川顕、 岡田典弘
    • 学会等名
      日本進化学会 第19回大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] SINE領域によるクロマチンの高次構造の構築による遺伝子発現調節機構2017

    • 著者名/発表者名
      岩﨑裕貴、池村淑道、黒川顕、 岡田典弘
    • 学会等名
      日本進化学会 第19回大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ビッグデータを活用した予言<->検証の速やかなサイクルを可能にする分子進化学2016

    • 著者名/発表者名
      和田佳子、和田健之介、岩崎裕貴、金谷重彦、池村淑道
    • 学会等名
      日本遺伝学会第88回大会
    • 発表場所
      日本大学国際関係学部 (静岡県三島市)
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 大量RNAウイルスゲノム配列のビッグデーダ解析が可能にする新規性の高い分子進化学2016

    • 著者名/発表者名
      和田佳子、和田健之介、岩崎裕貴、金谷重彦、池村淑道
    • 学会等名
      日本進化学会第18回年会
    • 発表場所
      東京工業大学 大岡山キャンパス(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-08-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] メタゲノム配列群からの自動クラスタ抽出法の開発2016

    • 著者名/発表者名
      石田恭平,池村淑道,阿部貴志
    • 学会等名
      第10回日本ゲノム微生物学会年会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2016-03-04
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] エボラ・インフルエンザウイルスの方向性のあるゲノム配列変化2016

    • 著者名/発表者名
      和田佳子, 和田健之介, 岩崎 裕貴, 金谷 重彦, 池村淑道
    • 学会等名
      第10回日本ゲノム微生物学会年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-03-04
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] メタゲノム配列群集からのウイルスゲノムの検出と系統推定手法の開発2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤研朗,池村淑道,阿部貴志
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Bioinformatics Studies of Microorganism Genomes for Extreme Environmental Adaptations2015

    • 著者名/発表者名
      阿部 貴志, 馬場 知哉, 池村 淑道, 仁木 宏典
    • 学会等名
      第6回極域科学シンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-11-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Big data analyses on genome sequences with special focus on oligonucleotide word count2015

    • 著者名/発表者名
      Toshimichi Ikemura
    • 学会等名
      ISM High Performance Computing Conference
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2015-10-09
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] オリゴヌクレオチドのビッグデータ解析が検出する人獣共通感染症RNAウイルスゲノムの方向性のある変化2015

    • 著者名/発表者名
      池村淑道, 和田佳子, 岩崎裕貴, 和田健之介, 金谷重彦
    • 学会等名
      第87回日本遺伝学会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2015-09-24
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 自己圧縮BLSOM(一括学習型自己組織化マップ)による水平伝播領域検出法の開発2015

    • 著者名/発表者名
      松本光司,菊池亮仁,池村淑道,阿部貴志
    • 学会等名
      第87回日本遺伝学会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2015-09-24
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] オリゴペプチド組成類似性に基づく機能未知のタンパク質の機能推定法の確立2015

    • 著者名/発表者名
      五十嵐諒,池村淑道,阿部貴志
    • 学会等名
      第87回日本遺伝学会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2015-09-24
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Big data bioinformatics for designing therapeutic oligonucleotides for ebolavirus disease.2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshiko Wada, Kennosuke Wada, Daisuke Isoda, Yuki Iwasaki, Shigehiko Kanaya and Toshimichi Ikemura.
    • 学会等名
      Taskforce Infectious Disease: Ebola Paris 2015
    • 発表場所
      Institut Pasteur - Paris, France
    • 年月日
      2015-05-28
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ビッグデータ解析によるエボラ、インフルエンザ、エイズウイルス用の核酸医薬のデザイン2015

    • 著者名/発表者名
      和田佳子、岩崎裕貴 、磯田大典 、阿部貴志、和田健之介、池村淑道
    • 学会等名
      第9回日本ゲノム微生物学会年会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-03-06 – 2015-03-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] ビッグデータ時代の集団進化遺伝学・ゲノム研究のための教師なし学習解析2014

    • 著者名/発表者名
      岩崎 裕貴,阿部 貴志,和田 佳子,和田 健之介,池村 淑道
    • 学会等名
      日本遺伝学会第86回大会
    • 発表場所
      滋賀県、長浜市
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-19
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2019-03-29  

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