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研究室紹介

情報生命科学群／連携山下研究室
（がんメディカルインフォマティクス講座・国立がん研究センター）

学生募集状況

当研究室は、東大柏の葉キャンパスのすぐ隣にある国立がん研究センター東病院内にあります。臨床に直結した大規模な実データの解析を行っています。

当研究室では、東大柏キャンパスのとなりにある国立がん研究センター先端医療開発センタートランスレーショナルインフォマティクス分野として、バイオインフォマティクス技術を用いた解析により、がんの本態解明・治療開発へ向けた研究を行っています。がんメディカルインフォマティクス講座は、国立がん研究センターに集積する貴重な臨床多層オミクスデータを最大限活用し、医学・生物学・情報学を組み合わせることで、がん研究に貢献する「トランスレーショナルインフォマティクス」による新たな発見を目指しています。

研究キーワード
バイオインフォマティクス、転写・翻訳制御、メタゲノム解析、多層オミクス解析、がんゲノム、AI
がんマルチオミックス統合解析

がんの治療開発を進めるためには、臨床試験などで得られる質の担保された臨床情報が必要です。一方、全エキソーム解析・トランスクリプトーム解析等から得られるがんゲノムの情報のデータ量は、日に日に多くなってきました。さらに近年では、空間オミックス解析という組織画像を合わせた一細胞レベルの解析情報も蓄積されてきています。これを統合して新知識を抽出するためには、既存の医学・生物学の知識だけではなく、どうやってデータを整理するのか・どのように抽出するのかといったバイオインフォマティクスと呼ばれる情報科学的な知識が不可欠です。当研究室では、効率の良いデータ処理のパイプラインを設計するだけでなく、データを見やすくまとめたデータベースとしてのウェブサーバの構築、状況に応じて情報抽出方法を最適化する技術などを用いて医学・生物学の有益な情報を抽出しようとしています。

転写・翻訳制御解析

がんのメカニズムや薬の効果を調べるためには、患者検体や動物・細胞モデル試料を用いたゲノム・トランスクリプトーム・エピゲノムなどの多層オミクス解析のデータを欠かすこともできません。特にがんでは異常な転写・翻訳が生じることが知られています。当研究室では、正確な転写開始点の情報とその他のオミクス情報を利用することで、例えば放射線治療下におけるがん細胞における転写制御に着目した研究を行っています。また、non-coding RNAにも着目し、がんに特化したデータベース構築や翻訳される可能性についての研究を進めています。

メタゲノム解析

現在、ヒトに存在する微生物を網羅的に調べたマイクロバイオーム情報も蓄積してきています。がんとの関連も注目され、免疫チェックポイント阻害剤や一部の分子標的薬の奏効が、腸内細菌叢と関連があることが報告されてきています。当研究室では、微生物叢がどのくらい豊富に存在するかという新たな指標を定義することで、より精度の高い推定を行うことを目指しています。さらに、実際のがん患者の糞便等の検体を用いて腸内微生物叢を推定し、AI技術により治療効果を予測できるシステムの構築を目指しています。

Clonal hematopoiesis of indeterminate potential (CHIP)のデータベース構築

Clonal hematopoiesis of indeterminate potential (CHIP)は、白血病などの血液腫瘍でしばしばみられる特定の遺伝子変異が、健常人の血球でも認められる現象を指します。これは、一般的にはすぐに問題になることはありませんが、特に近年のリキッド・バイオプシーと呼ばれる一部のがんゲノムパネル検査においては、誤った判定につながることがあります。当研究室では、東北大学東北メディカル・メガバンク機構と共同研究で、大規模な日本人のゲノム情報を用いることにより、日本人に特化したCHIPのデータベース「CHIPS-DB」を開発中です。

参考文献・論文
最近の研究成果・論文
  1. Shitara K, Muro K, Watanabe J, Yamazaki K, Ohori H, Shiozawa M, Takashima A, Yokota M, Makiyama A, Akazawa N, Ojima H, Yuasa Y, Miwa K, Yasui H, Oki E, Sato T, Naitoh T, Komatsu Y, Kato T, Mori I, Yamanaka K, Hihara M, Soeda J, Misumi T, Yamamoto K, Yamashita R, Akagi K, Ochiai A, Uetake H, Tsuchihara K, Yoshino T. Baseline ctDNA gene alterations as a biomarker of survival after panitumumab and chemotherapy in metastatic colorectal cancer. Nat Med. 2024 Mar;30(3):730-739. doi: 10.1038/s41591-023-02791-w. Epub 2024 Feb 12. PMID: 38347302; PMCID: PMC10957476.
  2. Oyoshi H, Du J, Sakai SA, Yamashita R, Okumura M, Motegi A, Hojo H, Nakamura M, Hirata H, Sunakawa H, Kotani D, Yano T, Kojima T, Nakamura Y, Kojima M, Suzuki A, Zenkoh J, Tsuchihara K, Akimoto T, Shibata A, Suzuki Y, Kageyama SI. Comprehensive single-cell analysis demonstrates radiotherapy-induced infiltration of macrophages expressing immunosuppressive genes into tumor in esophageal squamous cell carcinoma. Sci Adv. 2023 Dec 15;9(50):eadh9069. doi: 10.1126/sciadv.adh9069. Epub 2023 Dec 13. PMID: 38091397; PMCID: PMC10848745.
  3. Kudo H, Ishida N, Nobukuni T, Aoki Y, Saito S, Nishijima I, Terakawa T, Yamamoto M, Minegishi N, Yamashita R, Kumada K. Detection and Correction of Sample Misidentifications in a Biobank Using the MassARRAY System and Genomic Information. Biopreserv Biobank. 2023 Dec 11. doi: 10.1089/bio.2022.0211. Epub ahead of print. PMID: 38079195.
  4. Kajiwara T, Nishina T, Yamashita R, Nakamura Y, Shiozawa M, Yuki S, Taniguchi H, Hara H, Ohta T, Esaki T, Shinozaki E, Takashima A, Yamamoto Y, Yamazaki K, Yoshino T, Hyodo I. Sidedness-Dependent Prognostic Impact of Gene Alterations in Metastatic Colorectal Cancer in the Nationwide Cancer Genome Screening Project in Japan (SCRUM-Japan GI-SCREEN). Cancers (Basel). 2023 Oct 27;15(21):5172. doi: 10.3390/cancers15215172. PMID: 37958346; PMCID: PMC10647889.
  5. Du J, Kageyama SI, Yamashita R, Tanaka K, Okumura M, Motegi A, Hojo H, Nakamura M, Hirata H, Sunakawa H, Kotani D, Yano T, Kojima T, Hamaya Y, Kojima M, Nakamura Y, Suzuki A, Suzuki Y, Tsuchihara K, Akimoto T. Transposable elements potentiate radiotherapy-induced cellular immune reactions via RIG-I- mediated virus-sensing pathways. Commun Biol. 2023 Aug 5;6(1):818. doi: 10.1038/s42003-023-05080-x. PMID: 37543704; PMCID: PMC10404237.
  6. Nakamura Y, Yamashita R, Okamoto W, Komatsu Y, Yuki S, Ueno M, Kato K, Taniguchi H, Kagawa Y, Denda T, Hara H, Esaki T, Moriwaki T, Sunakawa Y, Oki E, Nagashima F, Nishina T, Satoh T, Kawakami H, Yamaguchi K, Ohtsubo K, Kato T, Horita Y, Tsuji A, Yasui H, Goto M, Hamamoto Y, Wakabayashi M, Ikeno T, Shitara K, Bando H, Tsuchihara K, Miki I, Ichiki H, Ohtsu A, Yoshino T. Efficacy of Targeted Trials and Signaling Pathway Landscape in Advanced Gastrointestinal Cancers From SCRUM-Japan GI-SCREEN: A Nationwide Genomic Profiling Program. JCO Precis Oncol. 2023 Mar;7:e2200653. doi: 10.1200/PO.22.00653. PMID: 36996376; PMCID: PMC10309536.
  7. Tanaka Y, Yamashita R, Kawashima J, Mori H, Kurokawa K, Fukuda S, Gotoh Y, Nakamura K, Hayashi T, Kasahara Y, Sato Y, Fukudo S. Further notice of omics profiles of fecal and oral microbiota change in irritable bowel syndrome patients with diarrhea and symptom exacerbation. J Gastroenterol. 2023 Apr;58(4):427-428. doi: 10.1007/s00535-022-01951-y. Epub 2023 Feb 7. PMID: 36749386.
  8. Hamaya Y, Suzuki A, Suzuki Y, Tsuchihara K, Yamashita R. Classification and characterization of alternative promoters in 26 lung adenocarcinoma cell lines. Jpn J Clin Oncol. 2023 Jan 28;53(2):97-104. doi: 10.1093/jjco/hyac175. PMID: 36465011; PMCID: PMC9885743.
  9. Terui H, Yamasaki K, Wada-Irimada M, Onodera-Amagai M, Hatchome N, Mizuashi M, Yamashita R, Kawabe T, Ishii N, Abe T, Asano Y, Aiba S. <i>Staphylococcus aureus</i> skin colonization promotes SLE-like autoimmune inflammation via neutrophil activation and the IL-23/IL-17 axis. Sci Immunol. 2022 Oct 28;7(76):eabm9811. doi: 10.1126/sciimmunol.abm9811. Epub 2022 Oct 28. PMID: 36306369.
  10. Sakai SA, Aoshima M, Sawada K, Horasawa S, Yoshikawa A, Fujisawa T, Kadowaki S, Denda T, Matsuhashi N, Yasui H, Goto M, Yamazaki K, Komatsu Y, Nakanishi R, Nakamura Y, Bando H, Hamaya Y, Kageyama SI, Yoshino T, Tsuchihara K, Yamashita R. Fecal microbiota in patients with a stoma decreases anaerobic bacteria and alters taxonomic and functional diversities. Front Cell Infect Microbiol. 2022 Sep 14;12:925444. doi: 10.3389/fcimb.2022.925444. PMID: 36189350; PMCID: PMC9515963.
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