伊川 正人

機械学習を用いた精巣組織培養の自動最適化による精子形成の理解

グラント番号：JPMJCR21N1

研究代表者

伊川 正人

主たる共同研究者

小川 毅彦	横浜市立大学 大学院医学研究科　教授
木村 啓志	東海大学 マイクロ・ナノ研究開発センター　教授
舟橋 啓	慶應義塾大学 理工学部　教授

研究概要

生体内精子形成を絶対的コントロールとして試験管内精子形成の自動定量評価系を構築し、精細管の自動培養観察による大量の画像データ収集と評価、実験条件のベイズ的最適化を繰り返し、試験管内精子形成システムを改善する。さらにオミクス解析などの情報データ解析、遺伝子改変や薬剤処理などの介入による試験管内精子形成不全の誘導・改善を通して、精子形成の本質を理解する。

石井 純

データ駆動型の次世代微生物進化育種

グラント番号：JPMJCR21N2

研究代表者

石井 純

主たる共同研究者

松田 史生

大阪大学 大学院情報科学研究科　教授

研究概要

本研究では，in silico設計/in vitro選抜をパラレルに駆使したデータ駆動型の微生物人工進化論を構築します。そのために，ロボティクスを組み入れた独自の微生物構築／選抜・評価技術により実験データを可能な限り網羅的に取得し，計算機代謝モデルの設計精度の向上に取り組みます。最終的に，高度にファインチューンされた人工進化細胞の選抜法の確立と複雑な代謝統御原理の本質的な理解を目指します。

岡田 眞里子

自然言語処理とシミュレーションによる細胞制御探索法の構築

グラント番号：JPMJCR21N3

研究代表者

岡田 眞里子

主たる共同研究者

下平 英寿	京都大学 情報学研究科　教授
泰地 真弘人	理化学研究所 生命機能科学研究センター　副センター長・チームリーダー

研究概要

がん細胞のネットワークを対象にして、自然言語処理を用いた数理モデルの構築、分子および細胞のシミュレーション、機械学習を用いた薬剤のデザインを行う計算ツールを開発し、これらをつなぐことにより、細胞増殖制御における仮説の生成・棄却を通して、最短パスあるいは思いがけない方法で細胞増殖制御を可能にする方法論を構築します。このことにより、生物学研究のデジタルトランスフォーメーションに幅広く貢献します。

木賀 大介

ありえた生体高分子ネットワークを創出するBioDOSの構築

グラント番号：JPMJCR21N4

研究代表者

木賀 大介

主たる共同研究者

宮崎 和光	大学改革支援・学位授与機構 研究開発部　教授
山村 雅幸	東京科学大学 情報理工学院　教授

研究概要

本研究では、深層学習AIと論理推論AIを組み合わせたBio Discovery OS(BioDOS)を構築することで、人間の認知バイアスを超えた「ありえた生命のかたち」を設計する。さらに、設計した遺伝子ネットワークが、種々の生物や培養条件で動作可能であることを示す。その成果は、これまでの合成生物学と伝統的な生物学の良い関係と同様に、自然界の改めての探索による新たな生命システムの発見につながる。

山東 信介

データ駆動型サイエンスによる中分子細胞膜透過性の創造

グラント番号：JPMJCR21N5

研究代表者

山東 信介

主たる共同研究者

梅澤 公二	信州大学 大学院総合理工学研究科　助教
佐藤 一誠	東京大学 大学院情報理工学系研究科　教授

研究概要

ペプチドに代表される生体中分子は、次世代バイオ医薬としての応用が期待される機能性分子である。本研究では、生体中分子に関する大規模膜透過実験データと分子シミュレーション、機械学習の融合により、生体中分子の受動的細胞膜透過予測と理解に向けたデータ駆動型研究を実施します。究極的には、膜透過分子デザインアルゴリズムを構築し、膜透過性人工生体中分子の創造に挑戦します。

二階堂 愛

ゲノムレジリエンス破綻の理解と未来予測

グラント番号：JPMJCR21N6

研究代表者

二階堂 愛

主たる共同研究者

Ｆｒｉｔｈ Ｍａｒｔｉｎ	東京大学 大学院新領域創成科学研究科　教授
光山 統泰	産業技術総合研究所 人工知能研究センター　研究チーム長

研究概要

DNAを変異させる様々な摂動から自らを保護する力であるゲノムレジリエンスの機序を1細胞マルチオミクス計測、ロボット技術、人工知能技術を用いて解明する。ゲノムレジリエンスの膨大なデータから、ゲノム不安定性が組織や細胞型ごとに特定のゲノム領域で起きる普遍的なメカニズムを理解する。