| 研究課題/領域番号 |
21K17857
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
岩田 通夫 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (60746642)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 創薬 / 遺伝子発現 / 微分方程式モデル / 時系列解析 / システム生物学 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、数理モデルを用いて、薬がどのような時系列で生体システムに作用しているのか予測し、新しい治療候補薬を網羅的に探索することである。令和4年度の研究実施計画は、令和3年度に引き続き、ヒト由来細胞特異的な数理モデルを構築し、薬の作用を模倣する時系列データを予測することであった。特に、遺伝子間ネットワークを正しく予測し、数理モデルに含まれるさまざまなパラメータを正しく決定する問題に取り組むことを計画した。
研究代表者は、まず、LINCSデータベースから、99種類のヒト由来細胞に32,855個の低分子化合物を暴露させた時の応答遺伝子発現データを取得した。遺伝子発現データから数理モデルを構築する手法として、先行研究で提案されている複数の手法について、取得したデータを入力データとして動作確認、精度検証を行った。具体的には、入力データを細胞ごとに区別して用いることで、細胞特異的な数理モデルが構築されることを確認した。構築された数理モデルから予測される薬の標的タンパク質（オフターゲットを含む）について、その予測精度をベンチマークデータセットを用いて検証した。その結果、予測精度が細胞ごとに異なることを明らかにした。手法のうち、DeltaNetという手法について、その開発者と議論し、パラメータの決定に関する方法の改善点などについて検討した。次に、令和3年度に整備したプログラムやプラットフォームを用いて、細胞特異的に構築した数理モデルに対して、薬の作用を時系列で予測した（感度解析）。得られた結果をもとに、がん全般に対して適用可能な新たな治療候補薬を網羅的に探索した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
令和４年度は、予定通り、化合物応答遺伝子発現データに基づくヒト由来細胞特異的な数理モデルの構築を実施した。研究代表者は、これまでに代謝反応システムに対する数理モデルに含まれるパラメータを決定する研究の経験があるが、それを発展させ、遺伝子間ネットワークに特化した手法を検証中である。
予定通り、数理モデルの数値解析結果に基づき、がん全般に対して適用可能な新たな治療候補薬を網羅的に探索した。数理モデルなどの改善を進め、より治療効果の高い候補薬を探索中である。
一連の解析を実施するために必要なデータやプログラム、プラットフォームを整備することができ、今後の研究の円滑な実施が期待できる。以上より、おおむね順調に進展していると考えることができる。
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| 今後の研究の推進方策 |
前年度に引き続き、ヒト由来細胞特異的な数理モデルの構築、手法の改善を継続的に実施する。数理モデルが構築され次第、前年度までに構築済みの手法を用いて数理モデル解析を行うことで、がん全般に対して適用可能な新たな治療候補薬を網羅的に探索する。特に、毒性が低く、治療効果が高い候補薬を探索する手法について検討する。候補薬のうち、安全性の視点からも有望な候補薬についてはin vitro実験による抗がん作用の検証を行う。得られた成果や知見は、国内外の学術大会、及び、国際誌において発表するなどし、積極的な情報発信を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度（令和４年度）は、昨年度（令和３年度）に得られた研究成果を国際学会等で発表するとともに、本年度の目的である、化合物応答遺伝子発現データを用いた数理モデル構築、を達成するための打ち合わせ、情報収集等を精力的に行なった。それに伴い、次年度の交付予定額を一部前倒しで支払い請求したが、一部未使用額が、次年度使用額となった。本年度は、がんの治療候補薬として予測した薬について、実際に抗がん作用がみられるかどうかを生物学実験で検証する費用として、主に使用する。また、国内外の会議やシンポジウムへの参加費用に加え、論文の出版費用として、適宜使用する。
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