国際標準モデル表現言語に基づく次世代細胞シミュレーション基盤研究

2011 年度 実績報告書

• 研究領域: 統合的多階層生体機能学領域の確立とその応用
• 研究課題/領域番号: 22136003
• 研究機関: 沖縄科学技術大学院大学
• 研究代表者: 北野 宏明 沖縄科学技術大学院大学, オープンバイオロジーユニット, 教授 (80500256)
• キーワード: 多階層モデル / システムバイオロジー / ソフトウェア基盤 / 国際標準 / 細胞モデル / システム創薬

研究概要

プロジェクト全体にわたるソフトウエアプラットフォームの研究開発が、当グループのミッションである。この目標を実現するために、多階層モデリングを可能とするソフトウエアプラットフォームであるPhysioDesignerの開発、CellDesignerの拡張として多様な化合物がネットワーク上で想定しているターゲット以外の分子と相互作用し、ネットワーク全体にどのような影響をあたるかを推定するソフトウエア、PhysioDesignerならびにCellDesignerのモデルをクラウド上で、高速シミュレーションするソフトウエアFLINT、さらには開発したモデルをプロジェクトで共有しより精度を上げるプロセスをサポートするソフトウエアPayaoなどを開発した。これらの一群のソフトウエアは、連動しプロジェクトの技術基盤を支える。さらに、これらのソフトウエアといろいろな研究グループで開発されているソフトウエアを効率的に連動することができる標準化を推進した。これは、The Garuda allianceと命名され、当プロジェクト以外で開発されたソフトウエアも包含してソフトウエア間の相互運用性を向上させる規格である。すでに、南カリフォルニア大学、EMBL、エジンバラ大学、マンチェスター大学、モナッシュ大学(豪)、ルクセンブルグシステムバイメディシンセンターなど、国際的に十数機関の共同プロジェクトとして発展を始めている。当プロジェクトが、このイニシアティブを提案し、リーダシップを握ることで、当該分野での技術基盤に関するリーダシップを確立しようと考えている。実際、多階層統合を実際に実現しているソフトウエアは、PhysioDesignerとCellDesignerの連動以外には存在せず、Garuda Allianceなどを通じて幅広いソフトウエアとの連動性を高めることで、この分野のハブとなりデファクトの地位を確立できると考えている。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

PhysioDesignerとCellDesignerの連携が一定程度達成され、始めて細胞内分子相互作用から生体レベルまでを統合してモデル化するソフトウエア基盤の構築が達成された。今後、より機能の拡充、使いやすさの向上、さらなる連動性の向上など、課題はあるが、世界的にも多階層連携を始めて実現した意義は大きい。
さらに、Garuda allianceも、国内外に大きな流れとなりつつある。

今後の研究の推進方策

より具体的な事例を積み重ねて、産業界における実用に供することができる水準のシステムへと強化を続ける。同時に、これらのソフトウエア基盤やGaruda allianceなどを含めた技術基盤と方法論を国際標準として推進する。

研究成果

• [雑誌論文] Social engineering for virtual 'big science' in systems biology (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Kitano, Samik Ghosh, Yukiko Matsuoka
  • 雑誌名: Nature Chemical Biology 巻: 7 ページ: 323-326
  • DOI: 10.1038/nchembio.574
  • 査読あり
• [雑誌論文] Software for systems biology : from tools to integrated platforms (2011)
  • 著者名/発表者名: Samik Ghosh, Yukiko Matsuoka, Yoshiyuki Asai, Kun-Yi Hsin, Hiroaki Kitano
  • 雑誌名: Nature Reviews Genetics 巻: 12 ページ: 821-832
  • DOI: 10.1038/nrg3096
  • 査読あり
• [学会発表] Systems biomedicine and their computational platforms (2012)
  • 著者名/発表者名: Kitano, H
  • 学会等名: Seminar at IMCS
  • 発表場所: Institute of Molecular and Cell Biology (Singapore)(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] Systems biomedicine and their computational platforms (2012)
  • 著者名/発表者名: Kitano, H
  • 学会等名: HGM2012
  • 発表場所: Sydney Convention & Exhibition Centre (Australia)(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-14
• [学会発表] Garuda Overview/Garuda use case challenge : Yeast Signaling pathway curation (2012)
  • 著者名/発表者名: Kitano, H
  • 学会等名: Garada Seven Workshop
  • 発表場所: 沖縄科学技術大学院大学・シーサイドハウス
  • 年月日: 2012-02-21
• [学会発表] HD-Physiology Project Overview (2012)
  • 著者名/発表者名: Kitano, H
  • 学会等名: The 1^<st> HD Physiology International Symposium
  • 発表場所: 東京大学・武田ホール(招待講演)
  • 年月日: 2012-01-20
• [学会発表] iPathways-biological pathways on your palm! (2011)
  • 著者名/発表者名: Ghosh, S.; Matsuoka, Y.; Kitano, H
  • 学会等名: International Conference on Systems Biology 2011 (ICSB2011)
  • 発表場所: Rosengarten Conference Center, Mannheim, Germany(poster presentation)
  • 年月日: 20110830-20110831
• [学会発表] Systems Drug Design (2011)
  • 著者名/発表者名: Kitano, H
  • 学会等名: Lecture at Fudan University
  • 発表場所: Fudan University, Shanghai, China(招待講演)
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] Systems Drug Design (2011)
  • 著者名/発表者名: Kitano, H
  • 学会等名: Lecture at Chinese Academy of Sciences
  • 発表場所: Chinese Academy of Sciences, Shanghai, China(招待講演)
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] HD-Physiology Project and the Garuda Alliance Software and Resource Platform (2011)
  • 著者名/発表者名: Kitano, H
  • 学会等名: The 4^<th> Global COE International Symposium on Physiome and Systems Biology for Integrated Life Sciences and Predictive Medicine
  • 発表場所: 大阪・千里中央ホテル(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-21
• [学会発表] Garuda Goals (2011)
  • 著者名/発表者名: Kitano, H
  • 学会等名: Garuda Six Workshop
  • 発表場所: Pavilion Skip, Luxembourg
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] How networks can be used to find diagnostic and therapeutic candidates (2011)
  • 著者名/発表者名: Kitano, H
  • 学会等名: International Conference on Systems Biology 2011 (ICSB2011)
  • 発表場所: University of Heidelberg, Germany(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] Garuda Vision and Goals (2011)
  • 著者名/発表者名: Kitano, H
  • 学会等名: Garuda Five Workshop
  • 発表場所: University of Heidelberg
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] Act Beyond Borders (2011)
  • 著者名/発表者名: Kitano, H
  • 学会等名: International Conference on Systems Biology 2011 (ICSB2011)
  • 発表場所: Rosengarten Conference Center, Mannheim, Germany(招待講演)
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] Integrated experimental and computational analysis for the dynamics of Tamoxifen resistance in MCF-7 cell lines (2011)
  • 著者名/発表者名: Kang, H.; Ghosh, S.; Suzuki, K.; Matsuoka, Y.; Kitano, H
  • 学会等名: International Conference on Systems Biology 2011 (ICSB2011)
  • 発表場所: Rosengarten Conference Center, Mannheim, Germany(poster presentation)
  • 年月日: 2011-08-29
• [学会発表] システムバイオロジーの起源と展開(Origin and progress of systems biology) (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Kitano
  • 学会等名: NC-BIO合同研究会
  • 発表場所: 琉球大学50周年記念館(招待講演)
  • 年月日: 2011-06-23
• [学会発表] A modeling/simulation platform for multi-level physiological functions (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Asai, Yoshiyuki Kido, Hideki Oka, Taishin Nomura, Hiroaki Kitano
  • 学会等名: 新学術領域研究全体会議
  • 発表場所: 大阪大学中之島センター
  • 年月日: 2011-06-20
• [学会発表] Towards an integrated platform for biophysical modeling (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Kitano, Yoshiyuki Asai, Kun-Yi Hsin, Sami Ghosh, Yukuko Matsuoka
  • 学会等名: 新学術領域研究全体会議
  • 発表場所: 大阪大学中之島センター
  • 年月日: 2011-06-20
• [学会発表] An Open Platform toward Large-scale Multilevel Modeling and Simulation of Physiological Systems (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Asai, Hideki Oka, Takeshi Abe, Masao Okita, Ken-ichi Hagihara, Taishin Nomura, Hiroaki Kitano
  • 学会等名: The 11th IEEE/IPSJ International Symposium on Applications and the Internet (SAINT2011)
  • 発表場所: Munich, Germany
  • 年月日: 2011-06-19
• [学会発表] Towards a simulation platform for multi-level neuronal networks (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Asai, Hideki Oka, Taishin Nomura, Hiroaki Kitano
  • 学会等名: The 3rd International Conference on Cognitive Neurodynamics (3rd ICCN)
  • 発表場所: 北海道ニセコ町ヒルトンニセコヴィレッジ
  • 年月日: 2011-06-10
• [図書] Software Platform for Metabolic Network Reconstruction of Mycobacterium tuberculosis(書籍タイトル:Systems Biology of Tubarculosis,) (2012)
  • 著者名/発表者名: Samik Ghosh, Yukiko Matsuoka, Yoshiyuki Asai, Hiroaki Kitano, Anshu Bhardwaj, Vinod Scaria, Rohit Vashisht, Anup Shah, Anupam Kumar Mondal, Priti Vishnoi, Kumari Sonal, Akanksha Jain, Priyanka Priyadarshini, Kausik Bhattacharyya, Vikas Kumar, Anurag Passi, Pratibha Sharma, Open Source Drug Discovery Consortium, Samir Brahmachari
  • 出版者: Springer(In press)
• [図書] Cancer Robustness and Therapy Strategies(書籍タイトル:Cancer Systems Biology, Bioinformatics and Medicine) (2011)
  • 著者名/発表者名: Kitano, H
  • 総ページ数: 429-446(18)
  • 出版者: Springer
• [図書] システム創薬とソフトウエア プラットフォーム(書籍タイトル:遺伝子医学MOOK別冊「最新創薬インフォマティクス活用マニュアル」) (2011)
  • 著者名/発表者名: 松岡由希子, 浅井義之, Samik Ghosh, 北野宏明
  • 総ページ数: 62-66(5)
  • 出版者: 株式会社メディカル ドゥ
• [備考]
  • URL: http://hd-physiology.jp/
• [備考]
  • URL: http://physiodesigner.org/
• [備考]
  • URL: http://www.garuda-alliance.org/