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2021 年度 実績報告書

エビデンスに基づくパーソナルゲノム医療・予防実現に向けた統計モデリング技術開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K20402
研究機関東京医科歯科大学

研究代表者

PARK HEEWON  東京医科歯科大学, M&Dデータ科学センター, 教授 (70756642)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード抗がん剤耐性 / 遺伝子ネットワーク / 説明可能なAI
研究実績の概要

本年度においては、ネットワーク推定技術の開発や薬剤感受性・耐性メカニズムの解明を目指す遺伝子ネットワーク解析を行った。
1.抗がん剤耐性を獲得するメカニズム解明を目指す、複数・膨大なネットワークの共通重要成分抽出
抗がん剤の耐性を獲得するメカニズムの解明を目指し、多次元細胞空間における一細胞レベルのネットワーク推定の技術を開発し、「抗がん剤感受性とそれのターゲット遺伝子EGFRのGenetic Dependency」によって変化する遺伝子ネットワークを推定した。推定された膨大・大量のネットワークの解釈のための複数のネットワークの共通重要成分を抽出する数理モデルを開発し、複数・膨大なネットワークを支配する遺伝子探索を行った。本研究成果は、研究論文としてまとめて学術雑誌に発表した。
2.遺伝子ネットワークに基づく説明可能な深層学習モデルを開発
抗がん剤の感受性・耐性の複雑なメカニズムを解明するためには、発現量だけに基づく解析は不十分であり、遺伝子間の因果関係は薬剤感受性を説明するのに重要である。本研究では、 従来の研究(発現量に基づく予測モデル)を改善のため、薬剤感受性ネットワークを一細胞レベルで推定し、ネットワークをinputとする予測モデルを構築した。さらに、深層学習に基づく予測モデルの限界であるBlack Boxの問題を解決するため、薬剤感受性の予測(説明)における各gene-gene interactionの重要度を提示可能な手法Xpredictionを開発した。薬剤感受性・耐性の予測や関連マーカー探索行った。本研究成果は、研究論文としてまとめて学術雑誌に発表予定である。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Uncovering Molecular Mechanisms of Drug Resistance via Network-Constrained Common Structure Identification2022

    • 著者名/発表者名
      Heewon Park, Rui Yamaguchi, Seiya Imoto, Satoru Miyano
    • 雑誌名

      Journal of Computational Biology

      巻: 29(3) ページ: 257-275

    • DOI

      10.1089/cmb.2021.0314

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Xprediction: Explainable EGFR-TKIs response prediction based on drug sensitivity specific gene networks2021

    • 著者名/発表者名
      Heewon Park, Rui Yamaguchi, Seiya Imoto, Satoru Miyano
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 未定 ページ: 未定

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0261630

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Comprehensive gene regulatory network analysisbased on explainable AI2021

    • 著者名/発表者名
      Heewon Park
    • 学会等名
      第80回日本癌学会学術総会
    • 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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