| 研究課題/領域番号 |
25330333
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
荻島 創一 東北大学, 東北メディカル・メガバンク機構, 講師 (40447496)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 生命情報 / 癌アトラクター |
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| 研究概要 |
癌の転移・悪性化において起こる上皮間葉転換について、その時系列の遺伝子発現データを解析し、遺伝子発現ポテンシャル上での癌細胞の安定状態、すなわち癌アトラクターの遷移解析を行った。パスウェイにより遺伝子発現量空間を次元圧縮することで、遺伝子発現ポテンシャルを計算した。TGF-βおよびTNF-αにより刺激誘導したヒト培養細胞の上皮間葉転換の時系列のマイクロアレイデータおよびTSS-seqのデータを解析した。
・発現変動遺伝子の抽出: 時系列のマイクロアレイデータおよびTSS-seqのデータについて発現変動遺伝子を抽出した。
・遺伝子発現ポテンシャルの算出: 得られた発現変動遺伝子について、遺伝子発現ポテンシャルを確率として定義・算出する。上皮間葉転換についてのこれまでに文献に報告されている知見と照らし合わせて、算出された遺伝子発現ポテンシャルの生物学的な検討を行う。
・アトラクターの同定とその遷移解析: 遺伝子発現ポテンシャル空間において、上皮細胞および間葉細胞のアトラクターを推定し、その軌跡（トランジェクトリー）を解析した。上皮間葉転換についてのこれまでに文献に報告されている知見と照らし合わせて、同定されたアトラクターとその遷移について生物学的な検討を行った。
アトラクターの遷移をマクロに捉える量として秩序パラメータの定義・算出についての検討も進めた。癌アトラクターを同定するためには、遺伝子発現量をそのまま用いるのではなく、遺伝子をパスウェイにより捉え直し、すなわち遺伝子をパスウェイにより捉え直すことで、機能により捉え直し、遺伝子発現ポテンシャルを算出する必要がある。そのため、パスウェイによる遺伝子発現量空間の次元圧縮についても検討を進めた。
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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
研究計画通りに研究を実施しているため、おおむね順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
遺伝子-環境相互作用(G×E)の遺伝子発現ポテンシャルへの影響を評価する。癌の進行には、遺伝因子と環境因子が深く関わっていることが知られている。癌などの多因子疾患は、遺伝因子および環境因子が複雑に相互作用して発症に至る疾患であり、しかしながら、遺伝因子(genetic factor: G)および環境因子(environmental factor: E)と発症の、複雑な遺伝子-環境相互作用(G×E)を解明する方法論はいまだ確立されていない。遺伝因子のみでは高々1倍程度のオッズ比だが、遺伝因子と環境因子の相互作用では相乗効果により3倍以上のオッズ比となる報告があり、遺伝因子と環境因子間の相乗効果は非線形性をもつと考えられ、その関係は複雑である。遺伝子-環境相互作用(G×E)について、遺伝因子と環境因子間の相乗効果は非線形性をもつと考えられる。そこで、遺伝子-遺伝子発現-環境ポテンシャルを数学的に定式化し、計算する。遺伝子-環境相互作用(G×E)について、これまでに報告がある相互作用をまとめ、遺伝子発現ポテンシャルへの提供を評価し、ポテンシャル上での癌細胞の安定状態、すなわち癌アトラクターの遷移解析を行う。また、遺伝子-遺伝子発現-環境ポテンシャル上での癌細胞の安定状態、すなわち癌アトラクターの遷移解析を行う。また、遺伝子発現ポテンシャルの空間を構成した遺伝子について、それらの遺伝子間の遺伝子調節ネットワークを解析し、アトラクターの形成要因を探る。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
遺伝子-環境相互作用(G×E)の遺伝子発現ポテンシャルへの影響を評価するにあたって高速な計算機購入の物品費が必要なため。また、成果の学会発表のための旅費が必要なため。
遺伝子-環境相互作用(G×E)の遺伝子発現ポテンシャルへの影響を評価するにあたって、高速な計算機購入をする計画である。また、成果の学会発表をする計画である。
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