• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

確率的描像による生体応答ダイナミクス記述の理論と応用

公募研究

研究領域データ記述科学の創出と諸分野への横断的展開
研究課題/領域番号 23H04486
研究種目

学術変革領域研究(A)

配分区分補助金
審査区分 学術変革領域研究区分(Ⅱ)
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

熊谷 雄太郎  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (00528408)

研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2024年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2023年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワード免疫システム / 確率モデリング
研究開始時の研究の概要

我々は生物の動的現象を数理的に記述する際に伴う困難を解決するため、確率的描像に基づいた新規のモデル化手法を開発した。本研究ではこの理論を応用し、生物学において産生される各種オミクス・ビッグデータを統合し、細胞分化・応答過程のモデリングを可能にする。また、理論に細胞間の相互作用を取り入れることにより、細胞間相互作用を含むシグナル伝達ネットワークを分岐現象として解釈し、当該現象の細胞内-細胞間の階層を統合した説明・モデルを与える。

研究実績の概要

本年度は、SBMによってパラメータ、ネットワークが再現可能かどうかを確かめた。統計的にノード数を決定した後、行列積分解を用いて観測行列と内部状態を推定する方法を実装した。また、与えられたノード数からあり得るネットワークとそれに対応する確率遷移行列を列挙する手法を実装した。推定された内部状態から確率遷移行列を深層展開を用いて推定する方法を用い、最後に確率遷移行列から上記の列挙されたネットワーク構造を、sparse推定する方法を実装した。樹状細胞のLPS刺激に対する自然免疫応答をRNA-seqで網羅的に観測したデータに適用し、4ノードのネットワークが得られた。当該ネットワークは既存のシグナル伝達経路と類似の構造を持つことが示唆され、本手法の有効性が示された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

実データへの手法の適用し手法の有効性を示唆するデータを得た。

今後の研究の推進方策

ネットワーク推定において有効性が示唆された一方、いくつかのステップは計算が未だに不安定であり、より大きいネットワークを持つと推定されるデータに適用するために改良する必要があると思われる。既存の計算パッケージなどに適宜置き換えて計算の安定化を図る。また、scRNA-seqデータを用いることで少なくとも1つの計算ステップは大幅に簡単になるため、scRNA-seq, RNA-seqの統合解析と細胞内分子間ネットワークの同定を可能にする計算法を確立する。

報告書

(1件)
  • 2023 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] An engineered ligand-responsive Csy4 endoribonuclease controls transgene expression from Sendai virus vectors2024

    • 著者名/発表者名
      Kishimoto Takumi、Nishimura Ken、Morishita Kana、Fukuda Aya、Miyamae Yusaku、Kumagai Yutaro、Sumaru Kimio、Nakanishi Mahito、Hisatake Koji、Sano Masayuki
    • 雑誌名

      Journal of Biological Engineering

      巻: 18 号: 1

    • DOI

      10.1186/s13036-024-00404-9

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multi-omics computational analysis unveils the involvement of AP-1 and CTCF in hysteresis of chromatin states during macrophage polarization2023

    • 著者名/発表者名
      Zhang Yubo、Yang Wenbo、Kumagai Yutaro、Loza Martin、Zhang Weihang、Park Sung-Joon、Nakai Kenta
    • 雑誌名

      Frontiers in Immunology

      巻: 14

    • DOI

      10.3389/fimmu.2023.1304778

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Multiomics Atlas of Brown Adipose Tissue Development Over Time2023

    • 著者名/発表者名
      Kumagai Yutaro、Saito Yutaka、Kida Yasuyuki S
    • 雑誌名

      Endocrinology

      巻: 164 号: 6

    • DOI

      10.1210/endocr/bqad064

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Direct reprogramming of fibroblasts into functional dendritic cells by defined factors.2024

    • 著者名/発表者名
      Yutaro Kumagai
    • 学会等名
      第52回日本免疫学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 免疫系の情報理論的モデル2023

    • 著者名/発表者名
      熊谷雄太郎
    • 学会等名
      2023年度日本数理生物学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

URL: 

公開日: 2023-04-13   更新日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi