[バイオDX] 2023年度採択課題

浅井 潔

生物情報アーカイブを活用した深層生成モデルによるmRNA最適設計技術

グラント番号:JPMJCR23N1
研究代表者
浅井 潔

東京大学
大学院新領域創成科学研究科
教授

主たる共同研究者
阿部 洋 名古屋大学 理学研究科 教授
齋藤 裕 北里大学 未来工学部 教授
佐藤 健吾 東京電機大学 システムデザイン工学部 教授
研究概要

公開されている膨大な生物情報アーカイブと深層学習を活用し、実験量を大幅に削減したDBTLサイクルによって、タンパク質アミノ酸配列から望ましい性能をもつmRNAを自在に設計する技術を開発する。ウイルスワクチン、がんワクチン、遺伝子編集、タンパク質補充療法など医療応用に資する課題の中から設計すべきタンパク質を選び、mRNAを設計してその性能を測定し、技術の有効性を実証する。

井ノ口 馨

多階層の神経活動データ駆動による睡眠脳の機能解明

グラント番号:JPMJCR23N2
研究代表者
井ノ口 馨

富山大学
学術研究部
教授

主たる共同研究者
豊泉 太郎 理化学研究所 脳神経科学研究センター チームリーダー
芳賀 達也 情報通信研究機構 未来ICT研究所 テニュアトラック研究員
研究概要

学習中や睡眠中の脳から得る多階層・多次元データに大規模言語モデルを応用し、睡眠中の重要な神経活動を可視化するデータ分析システムを開発する。実験・データサイエンス・数理モデル間のフィードバックループを回した研究を展開し、ノンレム、レム睡眠中に脳が行う情報処理の仕組みを明らかにする。また、睡眠時の脳の学習に関する機能仮説を提案し、それを実装する数理モデルを構築する。

落合 博

マルチモーダル時空間統合オミクス解析による哺乳類細胞運命制御基盤の理解

グラント番号:JPMJCR23N3
研究代表者
落合 博

九州大学
生体防御医学研究所
教授

主たる共同研究者
新海 創也 理化学研究所 生命機能科学研究センター 上級研究員
舩冨 卓哉 奈良先端科学技術大学院大学 先端科学技術研究科 准教授
前原 一満 九州大学 生体防御医学研究所 助教
研究概要

哺乳類発生過程には確率的要素や未知因子が多数関与しており、細胞運命制御機構の詳細な理解は困難です。本研究では、マウスの初期発生過程およびオルガノイドを対象に、細胞間での遺伝子発現の多様性、それを制御するエピゲノム要素、そして細胞間相互作用をデータ駆動的に、マルチモーダルかつ時空間的に解析することで、細胞運命制御機構を明らかにします。

黒田 公美

育児DX:ウェアラブルシステム開発による乳児夜泣き制御と入眠予測

グラント番号:JPMJCR23N4
研究代表者
黒田 公美

東京工業大学
生命理工学院
教授

主たる共同研究者
吉村 奈津江 東京工業大学 情報理工学院 教授
研究概要

乳児の過剰な泣きは親のストレスにつながります。本研究では、子が運ばれると大人しくなる輸送反応を利用した寝かしつけ支援ウェアラブルシステムを開発します。そして家庭での実験データより、育児行動後の乳児の入眠確率を行動前の脈波情報から推定する機械学習モデルを構築します。このモデルから入眠を制御する自律神経系活動を推定し、マウス生理学実験で検証することで、乳児の夜泣き制御と入眠予測を目指します。

東樹 宏和

多種生命システムの安定化と機能最適化を実現する融合科学の創生

グラント番号:JPMJCR23N5
研究代表者
東樹 宏和

京都大学
生命科学研究科
教授

主たる共同研究者
鈴木 健大 理化学研究所 バイオリソース研究センター 開発研究員
山道 真人 情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所 准教授
研究概要

多種で構成されるシステムが示す「多重安定性」を、生態系レベルの生物機能の観点から俯瞰する技術を確立します。特に生物叢の組成が急激に変化する現象に着目し、生態系の時系列動態を駆動する生物的・非生物的なコア因子を因果推論とネットワーク科学の融合で解明します。さらに、植物や魚類に共生する生物叢を対象とした実験システムを構築し、生態系レベルの動態と機能を制御する汎用技術を医療・農業・工業分野に提供します。

森 秀人

対話型AIを用いたDNA配列設計・合成の自動化

グラント番号:JPMJCR23N6
研究代表者
森 秀人

大阪大学
ヒューマン・メタバース疾患研究拠点
特任准教授

研究概要

ゲノム編集や合成生物学分野の発展に伴って、DNA合成の需要は急速に拡大しており、DNA設計・合成プロセスの自動化が求められています。しかし、自動化装置の利用が複雑であること、実験プロトコルの共有の仕組みが整っていないなどの理由によって自動化の試みは十分に浸透していません。本研究では、近年開発が進む大規模言語モデルを利用し、DNA設計・合成の自動化を支援する対話型AIエージェントの開発を行います。

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