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2014 年度 実施状況報告書

遺伝子-遺伝子発現-環境相互作用によるポテンシャルにおける癌アトラクターの解析

研究課題

研究課題/領域番号 25330333
研究機関東北大学

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, 准教授 (40447496)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード生命情報 / 疾患アトラクター / 遺伝子-環境相互作用 / GxE
研究実績の概要

癌アトラクターの遷移のシステム論的解明として、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として明らかにするため、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必要がある。そのため、遺伝子-環境相互相互作用(GxE)の疾患発症との関連への影響を評価した。癌などの多因子疾患の発症・進行には、遺伝因子と環境因子が複雑に相互作用して関与しているが、しかしながら、遺伝因子(genetic factor: G)および環境因子(environmental fa ctor: 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。遺伝子-環境相互相互作用(GxE)の疾患発症との関連への影響を評価するため、100の遺伝因子(遺伝子型), 性別, 20の環境因子のHapMap3のJPT+CHBのデータ等に基づいたシミュレーションデータを生成し、疾患発症とのCochran-Mantel-Haenszelカイ2乗検定によるy関連解析によるP値を計算した。遺伝因子と環境因子の張る平面に対する、疾患発症との関連のP値に基づくポテンシャルのランドスケープを計算・可視化して、解析を実施し、遺伝子-環境相互相互作用(GxE)の疾患発症との関連への影響を評価した。

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。

今後の研究の推進方策

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、遺伝子発現量空間において相空間を定義し、アトラクターを同定したが、この相空間を張る基底となる遺伝子群について、それらの遺伝子間の転写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。これには、申請者がPLoS Genetics誌に報告した、統合プロモータ解析による発生・分化の転写調節ネットワークの計算機による同定手法を用いる。申請者がBioinformatics誌に報告した、転写調節ネットワークと遺伝子発現の3D可視化アプリケーションBioCichlid は、セントラルドグマに則して階層的に3D可視化するもので、上層のタンパク質のシグナル伝達系、下層の遺伝子・mRNAの遺伝子調節ネットワーク、上層と下層をつなげる転写調節ネットワーク、mRNA上の棒グラフのアニメーションで時系列の遺伝子発現変化を可視化するものである。これを改良し、遺伝子-遺伝子発現-環境の相互作用を可視化し、遺伝子-遺伝子発現-環境の相互作用による癌アトラクターの形成要因を探る。

次年度使用額が生じた理由

次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した。

次年度使用額の使用計画

平成27年度請求額とあわせ、平成27年度の研究遂行に使用する予定である。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 1件)

  • [雑誌論文] A method to associate all possible combinations of genetic and environmental factors using GxE landscape plot2015

    • 著者名/発表者名
      Nagaie S, Ogishima S, Nakaya J, Tanaka H
    • 雑誌名

      Bioinformation

      巻: 11 ページ: 161-4

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Gene regulation. Transcribed enhancers lead waves of coordinated transcription in transitioning mammalian cells2015

    • 著者名/発表者名
      Arner E et al.
    • 雑誌名

      Science

      巻: 347 ページ: 1010-4

    • DOI

      10.1126/science.1259418

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The statistical geometry of transcriptome divergence in cell-type evolution and cancer2015

    • 著者名/発表者名
      Liang C; FANTOM Consortium, Forrest AR, Wagner GP
    • 雑誌名

      Nat Commun.

      巻: 6 ページ: 6066

    • DOI

      10.1038/ncomms7066

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Future Direction of IMIA Standardization. Report from the IMIA Standardization Working Group2014

    • 著者名/発表者名
      Nakaya J, Kimura M, Ogishima S, Shabo A, Kim IK, Parisot C, de Faria Leao B
    • 雑誌名

      Yearb Med Inform.

      巻: 9 ページ: 105-9

    • DOI

      10.15265/IY-2014-0010

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] CCL2 enhances pluripotency of human induced pluripotent stem cells by activating hypoxia related genes2014

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa Y, Tang D, Takahashi N, Hayashizaki Y, Forrest AR; FANTOM Consortium, Suzuki H
    • 雑誌名

      Sci Rep.

      巻: 4 ページ: 5228

    • DOI

      10.1038/srep05228

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Differential roles of epigenetic changes and Foxp3 expression in regulatory T cell-specific transcriptional regulation2014

    • 著者名/発表者名
      Morikawa H, Ohkura N, Vandenbon A, Itoh M, Nagao-Sato S, Kawaji H, Lassmann T, Carninci P, Hayashizaki Y, Forrest AR, Standley DM, Date H, Sakaguchi S; FANTOM Consortium
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci U S A.

      巻: 111 ページ: 5289-94

    • DOI

      10.1073/pnas.1312717110

    • 査読あり / オープンアクセス

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公開日: 2016-05-27  

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