数理モデルを用いた動的な人工遺伝子回路の設計と解析

2015 年度 研究成果報告書

• 研究領域: 動的・多要素な生体分子ネットワークを理解するための合成生物学の基盤構築
• 研究課題/領域番号: 23119008
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 複合領域
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 山村 雅幸 東京工業大学, 総合理工学研究科, 教授 (00220442)
• 連携研究者: 小長谷 明彦 東京工業大学, 総合理工学研究科, 教授 (00301200) ; 鈴木 泰博 名古屋大学, 情報科学研究科, 准教授 (50292983) ; 小林 徹也 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (90513359) ; 望月 敦史 理化学研究所, 望月理論生物学研究室, 主任研究員 (10304726) ; 高安 美佐子 東京工業大学, 総合理工学研究科, 准教授 (20296776) ; 小野 功 東京工業大学, 総合理工学研究科, 准教授 (20078166) ; 伊藤 浩史 九州大学, 芸術工学研究院, 助教 (20512627) ; 関根 亮二 理化学研究所, 生命システム研究センター, 研究員 (70730232)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 人工遺伝子回路 / 非線形動力学 / 確率過程 / 複雑ネットワーク / 並列シミュレーション

研究成果の概要

５つのサブテーマに沿って研究を進めた。（１）基本素子のモデル化では、木賀班と連携して最も基本的な転写回路と細胞間通信を対象とした。（２）複雑な人工遺伝子回路のデザインでは、与えられた振動パターンを実現する発振回路をベンチマーク題材とした。（３）大規模な人口代謝経路システムの制御では、基本素子の接続についての解析に焦点を絞った。（４）細胞群システムのデザインと制御では、当初計画の多細胞生物の臓器に替えて、複数種からなる微生物マットを題材とした。（５）共通モデリングベンチの開発では、非線形微分方程式システム、確率過程システム、セル構造ダイナミックシステムなどの個別のモデル化手法を実装した。

自由記述の分野

システム科学