研究テーマは主に3つ

<aside> <img src="/icons/science_purple.svg" alt="/icons/science_purple.svg" width="40px" /> ネットワーク生物学を使った化学物質の影響評価と予測についての研究

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疾患や化学物質の有害事象といった生命現象は、たんぱく質などの生体分子の相互作用の結果として起こります。このため、これらの現象を理解するためには、生体分子がどのように相互作用しているのかを明らかにする必要があります。生体分子の相互作用からなる複雑なネットワークはインタラクトームと呼ばれています。生体内にある複雑なネットワークを理解するための学問は、ネットワーク生物学と呼ばれています。

私たちは、ネットワーク生物学を用いて化学物質がヒトに与える影響を明らかにしています。この研究では、ネットワーク生物学の解析手法を用いて、化学物質がヒトの疾患に与える影響を定量的に評価しました。この結果、ヒトのインタラクトームに重大な影響を与える化学物質群や化学物質感受性バイオマーカー遺伝子を同定することに成功しました (Iida et al., Ecotoxicol. Environ. Saf., 2018) 。現在、どの化学物質がどのような疾患を引き起こしやすいのかを調査しています。

<aside> <img src="/icons/robot_green.svg" alt="/icons/robot_green.svg" width="40px" /> 人工知能を使った薬の研究

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さらに私たちは、ネットワーク生物学と人工知能技術を統合することで、ヒトのインタラクトーム上で似ている疾患の情報を取り入れ、疾患の治療効果がある化学物質を効率よく探索する機械学習の手法を開発しました (Iida et al., Bioinformatics, 2020)。この方法により、生物実験が行われていない化学物質の疾患に対する有効性を予測しました。また、この方法は、有害事象を有する化学物質の探索にも応用できます。そこで現在、ヒトのインタラクトーム上で似ている化学物質の情報を取り入れ、有害事象を有する化学物質の探索を試みています。

<aside> <img src="/icons/chart-mixed_blue.svg" alt="/icons/chart-mixed_blue.svg" width="40px" /> 統計解析を使った化学物質の環境生物への影響についての研究

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これまでの研究から、魚の取りすぎや温暖化によって魚が小さくなることが報告されています。一方で、魚が暮らす環境の中に化学物質があった場合、魚が大きくなるのか、小さくなるのかは明らかとされていません。本研究では、統計解析により、化学物質が魚体長に与える影響を評価します。

メキシコのチームとの共同研究で、絶滅危惧種であるモレレットワニというワニの化学物質の影響を調査しています。本研究ではまず、メキシコ産モレレットワニの遺伝子発現を網羅的に調べるということを行います。次に、他の共同研究者によって調査された、化学物質の種類や量と遺伝子発現の相関を計算することで、どのような化学物質がどのような遺伝子に影響するのかを調べます。これにより、どのような化学物質が、ワニの生体にどのような影響を与えているのかがわかります。

There are mainly three research themes.

Research on the evaluation and prediction of the effects of chemical substances using network biology

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Life phenomena such as diseases and adverse events caused by chemical substances occur as a result of interactions between biomolecules such as proteins. Therefore, to understand these phenomena, it is necessary to clarify how biomolecules interact with each other. A complex network of biomolecules interacting with each other is called an interactome. The study of understanding the complex network in living organisms is called network biology.

We use network biology to clarify the effects of chemical substances on humans. In this study, we quantitatively evaluated the effects of chemical substances on human diseases using analysis methods of network biology. As a result, we identified groups of chemical substances that have a significant impact on the human interactome and biomarkers for chemical substance sensitivity (Iida et al., Ecotoxicol. Environ. Saf., 2018). We are currently investigating which chemical substances are more likely to cause which diseases.

Research on drugs using artificial intelligence

Furthermore, we have developed a machine learning method that integrates network biology and artificial intelligence technology to efficiently search for chemical substances that have therapeutic effects on diseases by incorporating information on similar diseases on the human interactome (Iida et al., Bioinformatics, 2020). Using this method, we predicted the effectiveness of chemical substances against diseases that have not been tested in biological experiments. This method can also be applied to search for chemical substances that have adverse events. Therefore, we are currently attempting to search for chemical substances that have adverse effects by incorporating information on similar chemical substances on the human interactome.

Research on the effects of chemical substances on environmental organisms using statistical analysis

From previous studies, it has been reported that fish become smaller due to overfishing or global warming. On the other hand, it is not clear whether fish become larger or smaller when there are chemical substances in the environment where fish live. In this study, we evaluate the effects of chemical substances on fish body length using statistical analysis.