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2022 年度 研究成果報告書

多因子疾患のエピスタシス効果を同定するためのゲノム配列の深層学習戦略

研究課題

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研究課題/領域番号 20K15773
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分43050:ゲノム生物学関連
研究機関東京大学

研究代表者

小井土 大  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (40787561)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワードディープラーニング / 機械学習 / 遺伝子発現制御 / エピスタシス
研究成果の概要

本研究では、DNA配列パターンの機械学習法(MENTR法)が転写制御の原因多型を精密に予測することを証明した。MENTRを用いて喘息やアトピー性皮膚炎、後縦靱帯骨化症などの原因多型とその転写制御機構を明らかにした。ゲーム理論の活用によって、MENTRが遠方の非線形な効果を予測に活用していることを明らかにし、エピスタシス効果の学習が示唆された。MENTRの深層学習について、5%の精度と引き換えに80%以上の計算量削減に成功した。

自由記述の分野

ゲノミクス

研究成果の学術的意義や社会的意義

MENTRの原因多型の予測に関する精密さ(特に真陰性予測能の高さ)は多型の組み合わせ効果(エピスタシス効果)を検証するための必須の特性である。本研究でエピスタシス効果を自ずと学習していることが示唆されたMENTRとその軽量モデルの活用により、大規模ゲノム解析から見出される疾患感受性多型の再解釈が進展し、エピスタシス効果を含む新たな生物学的知見の発見が期待される。

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公開日: 2024-01-30  

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