情報生命科学群/基幹講座木立研究室
(生命ネットワーク解析分野)
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木立 尚孝 准教授
木立研究室では、人工知能(AI)・機械学習などの高度な情報技術を用い、爆発的に増え続ける生物データを計算機で解析し生物学的発見を行う、バイオインフォマティクス(生物情報学)研究を行なっています。また、このような解析で必要となる、計算機上の生物モデルの構築にも力を入れています。 1990年代に初めて生物の全ゲノムが解読されてから、これまで微生物からヒトまで数千の生物種についてゲノムの解読が行われました。大規模なデータ計測の対象は、ゲノム配列にとどまらず、RNA、タンパク質、代謝物質、DNAの化学修飾、細胞動画像、など、生命活動を構成するさまざまな要素へ広がっています。しかし、これらの大量データの包括的な解析は始まったばかりで、まだまだ多くの課題が残されています。 私たちは、人工知能・機械学習技術を用いて、生命の高度な数理モデルを構築することにより、統合されたシステムとしての生命の深い理解や、生命を細胞レベルで自在に制御する技術につなげることを目指しています。
- 研究キーワード
- 生物情報学、バイオインフォマティクス、生命ネットワーク、確率モデル、人工知能
一細胞解像度の遺伝子発現データから細胞分化進行度を推定
シーケンシング技術の進歩により、様々な条件下で細胞がどのような遺伝子を活性化するか、を網羅的に計測できるようになっています。特に最近ではー細胞RNA-seq法により、数万の細胞の一つ一つについてRNA活性プロファイルを測定することが可能になりました。私たちは、まず、オルンスタイン・ウーレンベック過程と呼ばれる確率過程で細胞の内部状態をモデリングし、その未知パラメータを機械学習により最適化する手法を開発しました。次に、刺激を与えられた細胞の分化過程のー細胞RNA-seqデータにこの手法を適用し、各細胞の分化進行度を推定する新しい技術を開発しました。