ウェットＧＡ型高度並列進化計算による人工遺伝子回路および微生物ネットワークの設計
【研究分野】ソフトコンピューティング
【研究キーワード】
ウェットGA / 行動並列進化計算 / 人工遺伝子回路 / 微生物ネットワーク / 合成生物学 / ウェットＧＡ / 細胞間通信 / 根圏 / 微生物生態系 / 細菌群衆 / 環境メタゲノム / 高度並列進化計算 / 資源消費者モデル / 群衆形成モデル / 偶発性分析 / 自然計算 / タンパク工学 / メタゲノム解析 / 数理生態学
【研究成果の概要】
本研究では、これまでのウェットGA研究の成果を踏まえ、スパイラルの次の段階として計算モデルの応用を考え、①合成生物学における人工遺伝子回路、および②多種の微生物からなる生態系ネットワークの設計を試みてきた。結果的に、①人工遺伝子回路の接続・大規模化に関する成果、②微生物生態系のモデル化・分析・設計制御に関する成果をそれぞれ得ることができ、加えて③テータ分析のための深層学習の基礎に関する成果を得た。特に、②微生物生態系のモデル化・分析・設計制御は、テーマおよび手法の新規性に加えて、農林水産業・環境保全など広範な応用の可能性を持ち、今後の発展が期待できる。
【研究の社会的意義】
微生物生態系は、腸内細菌叢や皮膚常在菌のように人間生活を支える存在として最近注目を集めている。農業や環境保全でも微生物生態系は重要な役割を果たしている。本研究では、これまで生物にヒントを得てさまざまな計算手法を開発してきた経験を活かし、多摩川および中房温泉でのフィールド実験で得られたデータに基づいて、微生物生態系の構成原理や人為的介入手段の開発に役立つ基礎的知見得た。
【研究代表者】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【配分額】17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)