研究内容

細胞を「多階層にまたがる大規模な情報ネットワーク」として読み解き、理解する

細胞はエピゲノム、トランスクリプトーム、プロテオーム、メタボロームなど、多階層のオミクス階層にまたがる情報ネットワークにより制御されている「システム」である。実際に、細胞のほとんどの応答は多階層にまたがる大規模かつ複雑なネットワークによって制御されている。例えば、インスリンは対象となる臓器に作用し、短期的にはリン酸化カスケードからなる複数のシグナル伝達経路を介し、長期的には遺伝子発現を介したタンパク質の発現量を制御することで代謝全般をダイナミックに制御している。つまり、細胞を真に理解するためには、定量性のある多階層のオミクスデータから細胞が織りなす情報ネットワークを「再構築(読み解く)」し、細胞の戦略を「理解する」必要がある(トランスオミクス解析)。

図1
そのために我々は、実験と解析の両方を緻密に連携させて研究を行っている。実験においては、我々自身がトランスオミクス解析に最適な条件を決定して実験を行っている。解析においては、データや実験条件に適した統計的手法やインフォマティクスを駆使し、多階層にまたがる大規模かつ複雑な情報ネットワークの再構築を行っている。
図2
その後、得られたトランスオミックネットワークから生物現象に合わせた個別の数理モデルを作成し、さらに生物学的検証も行うことで、生物のダイナミクスや情報伝達の視点から細胞の理解に取り組む予定である。具体的には、(1)重要なネットワークが生み出すダイナミクスに注目した細胞の生存戦略の解明、(2)ネットワークにおける情報の伝達という観点からの細胞の理解、を行っていく予定である。このように、細胞そして生物をトランスオミクス解析によって理解することで、診断・治療法の開発に貢献する研究へと発展させることを目指している。
図3

   
九州大学 生体防御医学研究所
統合オミクス分野
教授 久保田 浩行