| 研究課題/領域番号 |
25870197
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
長谷 武志 国立研究開発法人理化学研究所, 統合生命医科学研究センター, 客員研究員 (70569285)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 蛋白質ネットワーク / ネットワークバイオロジー / システムバイオロジー / 生命情報 / 機械学習 / 比較ゲノム / 薬剤標的分子 / ネットワーク進化 |
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| 研究実績の概要 |
１．生体内の分子は、複数の分子と相互作用を行うことにより、その多様な機能を発現する。そのため、網羅的な分子間相互作用ネットワークの情報は、薬剤標的分子の探索や新薬の開発に活用されつつある。このような分子間相互作用ネットワークから有用な情報を抽出するために、ネットワーク理論を基盤とした多様な解析が行われている。今回、分子間相互作用ネットワークの解析と機械学習を基盤とした、新規の薬剤標的分子を予測する数理モデルを開発した。
この数理モデルにより、人の複数の疾患（アルツハイマー病、リウマチ、がん等）に対して、新規の薬剤標的分子を推測し、標的候補分子のリストを作成した。さらに、文献調査により、アルツハイマー病に対する新規の薬剤標的候補のなかに、疾患メカニズムと密接にかかわる遺伝子が複数含まれることが判った。このことから、作成した候補分子のリストは、効率良く新規の薬剤標的分子を探索するのに有用であると考えられる。
また、このリストとパブリックドメインの薬剤標的分子データベースを組み合わせて解析を行い、それぞれの薬剤の新しい（未知の）治療対象疾患について予測を行った。その結果、特に、Imatinib耐性の白血病薬の治療薬であるNilotinibが、アルツハイマー病の治療に対して使用できる可能性があると予測された。現在、予測された新規治療対象疾患と薬剤との関連性について、より詳細な調査を進めている。
以上の研究成果について、国際学会、1st International Symposium on BioComplexityにおいて、口頭発表を行った。
２．メチシリン耐性菌のタンパク質間相互作用ネットワークの情報、および、ゲノム情報を活用した、薬剤標的分子を探索するための数理モデルの改良を進めた。また、このモデルについて、論文の執筆を進めた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
平成27年度の研究計画として、(1)メチシリン耐性菌の薬剤標的分子を予測する数理モデルの論文執筆、（２）代表的な５種の原核生物のタンパク質間相互作用ネットワークの類似性および差異を説明する進化モデルについての論文執筆、（３）人の疾患に対する薬剤標的分子を予測する数理モデルの構築、の三点を挙げた。
この内、（３）については、多様な分子間相互作用ネットワーク解析と機械学習を組み合わせて用いることにより、高い予測精度を得ることに成功した。現在、この数理モデルについて論文を執筆中である。また、（２）については、論文の執筆を進めた。
しかしながら、（１）については、予測結果の分析が、モデルのパラメターのチューニングの不十分さを示唆したため、計画の一部を変更して、今年度に、さらに精緻にパラメターの調整を行い、論文の執筆を行うこととした。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度は、まず、平成２７年度に行った、人の薬剤標的分子を予測する数理モデルの論文執筆、および、メチシリン耐性菌の薬剤標的分子を予測する数理モデルの改良と論文執筆、を行う。また、代表的な５種の原核生物のタンパク質間相互作用ネットワークの類似性および差異を説明する進化モデルについて、論文執筆を行う。
さらに、今年度は、人の疾患に対する薬剤標的分子を予測する数理モデルの、改良を行う。具体的には、人の分子間相互作用ネットワークだけではなく、パブリックドメインの大規模なオミックスデータ（網羅的な各種がんにおける、遺伝子変異情報および発現データ）を利用して、予測を行うことが出来るように、数理モデルの改良を行う。また、この数理モデルが、どのくらい正しく、既知の薬剤標的分子を予測できるか検証をおこなう。この検証の結果をもとにして、予測精度が向上するように、使用するデータの取捨選択、組み合わせる機械学習モデルの選択、および、パラメターのチューニングを行う。構築した数理モデルについての論文執筆を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
「次年度使用額」が約171万円あるが、これは、人の疾患に対する薬剤標的分子の予測モデル、メチシリン耐性菌の薬剤標的分子を予測する数理モデル、および、代表的な５種の原核生物のタンパク質間相互作用ネットワークの構造の類似性および差異を説明する進化モデルについて、平成２７年度に３報論文を出版し、海外の国際学会に参加し成果発表を行う計画であったため計上したものである。しかしながら、数理モデルおよび論文をさらに改良する必要が生じたことと、日程の関係から予定していた国際学会に参加できなくなってしまったため、「次年度使用額」となった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
「次年度使用分」については、平成２７年度に出版できなかった論文の出版のための費用、その別刷りの購入費用、および、成果発表のための国際学会の参加費用とする予定である。また、今年度は、数理モデルのパラメターのチューニングと改良のための、スーパーコンピューターの使用料金を計上する。その他は、今年度出版する計画である論文の、英文校正費用などである。
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