多要素人工遺伝子回路のデザインオートメーション

2015 年度 実績報告書

• 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: 23119009
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 伊庭 斉志 東京大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (40302773)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 遺伝子ネットワーク / 進化計算 / ラボラトリオートメーション / 人工遺伝子回路 / DNAツールボックス

研究実績の概要

昨年度までの成果に基づいて、Rondelez班と共同して,DNAツールボックッスを基にした遺伝子ネットワークの進化的合成手法ERNeのより実用的な基盤を構築した.
DNAツールボックスは任意の遺伝子ネットワークをつないで構成できるDNAベースの触媒活性化、または抑制化反応の遺伝子セットである。本年度は人工ニューラルネットワーク（ANN）と化学反応ネットワークの類似性に着目した研究をさらに進めて,より複雑な遺伝子回路の合成を試みた.
具体的には、カオティックな振動回路や対話的な進化合成手法の実現やデジタル回路の階層的な設計を実現した.
さらに花井班との共同研究では、ロバストな発振回路を進化的に探索し,ウェット上での実装実験を行って有効性を検証した.また柘植班や陶山班との共同研究により人工解糖系オペロンの構築のための最適化手法を構築した。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Evolving Robust Gene Regulatory Networks (2015)
  • 著者名/発表者名: Noman,N., Monjo,T., Moscato,P., Iba,H.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 10 ページ: 1-21
  • DOI: doi:10.1371/journal.pone.0116258
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Improved sampling using loopy belief propagation for probabilistic model building genetic programming (2015)
  • 著者名/発表者名: Sato,H., Hasegawa,Y., Bollegala,D., Iba,H.
  • 雑誌名: Swarm and Evolutionary Computation 巻: 23 ページ: 1-10
  • DOI: DOI: 10.1016/j.swevo.2015.02.002
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An Effective Method for Evolving Reaction Networks in Synthetic Biochemical Systems (2015)
  • 著者名/発表者名: Dinh,H., Aubert,N., Noman,N., Fujii,T., Rondelez,Y., Iba,H.
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Evolutionary Computation 巻: 19 ページ: 374-386
  • DOI: DOI:10.1109/TEVC.2014.2326863
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Feature selection and classification using ensembles of genetic programs and within-class and between-class permutations (2015)
  • 著者名/発表者名: Ivert,A., Aranha,C., Iba,H.
  • 学会等名: 2015 IEEE Congress on Evolutionary Computation (CEC)
  • 発表場所: 仙台国際センター(宮城県,仙台市)
  • 年月日: 2015-05-25 – 2015-05-28
  • 国際学会
• [学会発表] Evolutionary design of oscillatory genetic networks in silico (2015)
  • 著者名/発表者名: Naruse,Y., Hamada,H., Hanai,T., Iba,H.
  • 学会等名: 2015 IEEE Congress on Evolutionary Computation (CEC)
  • 発表場所: 仙台国際センター(宮城県,仙台市)
  • 年月日: 2015-05-25 – 2015-05-28
  • 国際学会
• [学会発表] A double swarm methodology for parameter estimation in oscillating Gene Regulatory Networks (2015)
  • 著者名/発表者名: Nobile,M.S., Iba,H.
  • 学会等名: 2015 IEEE Congress on Evolutionary Computation (CEC)
  • 発表場所: 仙台国際センター(宮城県,仙台市)
  • 年月日: 2015-05-25 – 2015-05-28
  • 国際学会
• [図書] Weiley (2015)
  • 著者名/発表者名: Iba,H., Noman,N., (eds.)
  • 総ページ数: 464
  • 出版者: Evolutionary Computation in Gene Regulatory Network Research (Wiley Series in Bioinformatics)
• [図書] 進化計算と深層学習―創発する知能― (2015)
  • 著者名/発表者名: 伊庭斉志
  • 総ページ数: 182
  • 出版者: オーム社
• [備考] 東京大学・伊庭研究室
  • URL: http://www.iba.t.u-tokyo.ac.jp/