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薬剤投与、環境ストレス、遺伝子発現変化に対して、代謝系の表現型（増殖、流束分布、副作用）を予測する数学モデルが必要である。たとえば、肝細胞であれば、食後、絶食中、運動中、インスリンの投与に対して、肝細胞の解糖系、TCA 回路、グルタミノリシス（グルタミン資化）を含む、代謝の活性変化についての詳細な生物学的知見を再現できるかどうか検証する必要がある。
平成28年度は、システム生物学の基盤である物質変換・エネルギー代謝を担う中央代謝システム（解糖系、TCA回路、ペントースリン酸回路、補充経路）のダイナミックモデルを開発した。世界初、世界最大規模のバーチャルメタボリズムモデルである。糖基質同化、酸素応答、細胞内の代謝物応答を担う遺伝子発現調節ネットワークを中央代謝反応回路に統合して、環境ストレスや遺伝的変化に対する細胞機能を予測した。有用物質生産の設計、突然変異株の増殖適応メカニズムの解明、ヒト細胞代謝モデルへの拡張に応用することが可能である。
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