腸内細菌代謝の理解と合理的な制御

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K18153
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分62010:生命、健康および医療情報学関連
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 前田 和勲 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 助教 (50631230)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: シミュレーション / 最適化 / 大腸菌 / 腸内細菌

研究成果の概要

腸内細菌組成の異常は様々な疾患のリスクと関係している。腸内細菌の組成を正常化するために安全で合理的な治療戦略が必要である。これには、腸内細菌の代謝を理解することが不可欠である。

本研究では、腸内細菌叢の代謝をシミュレーションするための基礎技術を開発した。まず、シミュレーションモデルを構築するための計算技術を開発した。さらに、それを用いて、細菌の窒素代謝に関するシミュレーションモデルを構築し、窒素源としてのアンモニアの取り込みが細菌の増殖に大きな影響を与えることを示した。

自由記述の分野

システム生物学

研究成果の学術的意義や社会的意義

シミュレーションモデルを構築するための２つのソフトウェア、libRCGAとRCGAToolboxを開発した。これらはGitHubで誰でも入手可能である。さらに、それを用いて、細菌の窒素代謝に関するシミュレーションモデルを構築した。このモデルを使うことで、細胞サイズなどの生物学的パラメーターの異なる様々な細菌の窒素代謝をシミュレーションできる。今後、この研究成果に基づいて、腸内細菌の代謝の正確なシミュレーションが実現できれば、腸内細菌正常化のための食事療法の効果の予測、治療方針の合理的設計が可能になる。