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代表挨拶
はじめに
研究内容
メンバー
研究成果

町田 千代子

小林 猛
高橋 広夫
小島 晶子
坂野 弘美
榊原 均
根岸 晴夫
松本 省吾
山木 昭平
エンダン・セミアルティ
研究発表
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中部大学
応用生物学部
生物機能開発研究所
植物バイオ研究センター
ヘルスサイエンスヒルズ
研究成果
マイクロアレイ情報の新規処理システムの開発と候補遺伝子の迅速抽出
(高橋、町田、小島チームと連携)
小林 猛 中部大学・応用生物学部・応用生物化学科・教授

【研究目的】

 ゲノム研究の展開により、マイクロアレイによる解析は、今や制御因子の下流で機能する遺伝子の解析に必須の方法となっている。しかしながら、情報量があまりにも膨大であるため新規情報処理システムの開発が望まれている。小林らが開発してきた情報処理システムを、植物の発生・分化と細胞増殖関連遺伝子に応用することにより、これらの遺伝子の下流で機能する新規遺伝子の迅速な同定を行う。この結果を踏まえて、ターゲットに近い遺伝子に絞り込み、分子育種に応用する。

【研究結果】

(1) マイクロアレイ情報の新規処理システムの開発と候補遺伝子の迅速抽出
(高橋、町田、小島チームと連携)

 本プロジェクトで購入したDNAマイクロアレイ解析システムを用いて、シロイヌナズナの葉の発生分化に関わるAS1, AS2遺伝子により制御を受けている遺伝子の探索を行った。シロイヌナズナの(@)野生株、(A) as1変異株、(B) as2変異株、(C) AS2過剰発現株に関し、Affymetrix社GeneChip ATH1を用いてそれぞれ遺伝子発現情報は町田らによって取得された。この発現情報データを解析に使用した(図1)このアレイには、シロイヌナズナの遺伝子の対応する22746プローブが含まれており、図1に示すように前処理を行った。このデータに、小林が開発したFuzzyART法を改良した、知識ベースシステムを用いた新FuzzyART法によるクラスタ解析手法を適用した。その結果、AS1, AS2遺伝子により制御を受けている候補遺伝子が得られた。発生・分化に関わる植物遺伝子発現データ解析では、遺伝子の発現変化が一般的に小さく、解析が困難である。本手法は、知識ベースシステムに基づいているため、このような変化の小さい遺伝子も正確にクラスタリングできる利点が有る。この方法は、今後、さまざまな生命現象の解明に応用できると期待される(論文9,中部大学応用生物学部紀要2007;論文11, J. of Biosci. & Bioeng., 2008)。

図1:新FuzzyART法を用いたDNAマイクロアレイ解析のスキーム

(2) 新規情報処理システムの開発

さらに多くの遺伝子発現データが共同研究者から提供されるまでの間、ヒトの遺伝的情報および多くの環境因子情報を用いて心筋梗塞症の発症予測を正確に行うための新規情報処理システムを開発した。開発したシステムはその他の多くの多因子疾患の発症予測にも適用できる方法である。肺ガン患者の場合、かなりの頻度で転移することが多い。肺ガン患者のDNAチップ情報を使用して、転移確率を推定する方法に関しても検討した。これらの研究成果は、シロイヌナズナの解析においても、AS1, AS2 の下流遺伝子同定などに有用であると考えられる。

 

【原著論文等】

  1. Kazunori Shimizu, Shuhei Hayashi, Takeshi Kako. Maiko Suzuki, Norihiko Tsukagoshi, Noriyuki Doukyu, Takeshi Kobayashi and Hiroyuki Honda : Discovery of glpC, an organic solvent tolerance-related gene in Escherichia coli using gene expression profiles from DNA microarrays, Applied and Environmental Microbiology, 71, 1093-1096(2005)
  2. Kazunori Shimizu, Shuhei Hayashi, Noriyuki Doukyu, Takeshi Kobayashi and Hiroyuki Honda : Time-course data analysis of gene expression profiles reveals purR regulon concerns in organic solvent tolerance in Escherichia coli, Journal of Bioscience and Bioengineering, 99, 72-74(2005)
  3. Hiro Takahashi, Takeshi Kobayashi and Hiroyuki Honda : Construction of robust prognostic predictors by using projective adaptive resonance theory as a gene filtering method, Bioinformatics, 21, 179-186(2005)
  4. Akira Ito, Takeshi Kobayashi and Hiroyuki Honda : A mechanism of antitumor immunity induced by hyperthermia, Japanese Journal of Hyperthermic Oncology, 21, 1-11 (2005)
  5. Sun Young Kim, Motomu Nishioka, Shuhei Hayashi, Hiroyuki Honda, Takeshi Kobayashi and Masahito Taya : The gene yggE functions in restoring physiological defects of Escherichia coli cultivated under oxidative stress conditions, Applied and Environmental Microbiology, 71, 2762-2765(2005)
  6. Tomokatsu Hongo, Mariko Kajikawa, Seiichi Ishida, Shogo Ozawa, Yasuo Ohno, Jun-ichi Sawada, Akira Umezawa, Yoichi Ishikawa, Takeshi Kobayashi and Hiroyuki Honda : Three-dimensional high-density culture of hepG2 cells in a 5-ml radial-flow bioreactor for construction of artificial liver, Journal of Bioscience and Bioengineering, 99, 237-244(2005)
  7. Akira Ito, Kousuke Ino, Takeshi Kobayashi and Hiroyuki Honda : The effect of RGD peptide-conjugated magnetite cationic liposomes on cell growth and cell sheet harvesting, Biomaterials, 26, 6185-6193(2005)
  8. Noriyasu Kawai, Akira Ito, Yoko Nakahara, Mitsuru Futakuchi, Tomoyuki Shirai, Hiroyuki Honda, Takeshi Kobayashi and Kenjiro Kohri : Anticancer effect of hyperthermia on prostate cancer mediated by magnetite cationic liposomes and immune-response induction in transplanted syngeneic rats, The Prostate, 64, 373-381(2005)
  9. Kouji Tanaka, Akitra Ito, Takeshi Kobayashi, Tatsuyoshi Kawamura, Shinji Shimada, Kazuhiko Matsumoto, Toshiaki Saida and Hiroyuki Honda : Intratumoral injection of immature dendritic cells enhances antitumor effect of hyperthermia using magnetic nanoparticles, International Journal of Cancer, 116, 624-633(2005)
  10. Kouji Tanaka, Akira Ito, Takeshi Kobayashi, Tatsuyoshi Kawamura, Shinji shimada, Kazuhiko Matsumoto, Toshiaki Saida and Hiroyuki Honda : Heat immunotherapy using magnetic nanoparticles and dendritic cells for T-lymphoma, Journal of Bioscience and Bioengineering, 100, 112-115(2005)
  11. Akira Ito, Masatake Fujioka, Kouji Tanaka, Takeshi Kobayashi and Hiroyuki Honda : Screening of cytokines to enhance vaccine effects of heat shock protein 70-rich tumor cell lysate, Journal of Bioscience and Bioengineering, 100, 36-42(2005)
  12. Akira Ito, Eri Hibino, Hiroyuki Honda Chiaki Kobayashi, Hiroko Terasaki, Hideaki Kagami, Minoru Ueda and Takeshi Kobayashi: Construction and delivery of tissue-engineering human retinal pigment epithelial cell sheets using magnetite nanoparticles and magnetic force, Tissue Engineering, 11, 489-496 (2005)*
  13. Akira Ito, Masashige Shinkai, Hiroyuki Honda and Takeshi Kobayashi : Medical application of functionalized magnetic nanoparticles, Journal of Bioscience and Bioengineering , 100, 1-11(2005)
  14. Akira Ito, Yoko Nakahara, Masatake Fujioka, Takeshi Kobayashi, Kozue Takeda, Izumi Nakashima, Hiroyuki Honda : Complete regression of hereditary melanoma in a mouse model by repeated hyperthermia using magnetite cationic liposomes, Japanese Journal of Hyperthermic Oncology, 21, 139-149(2005)*
  15. Ryuji Kato, Hideo Nakano, Hiroyuki Konishi, Katsuya Kato, Yuchi Koga, Tsuneo Yamane, Takeshi Kobayashi and Hiroyuki Honda : Novel strategy for protein exploration − High-throughput screening assisted with fuzzy neural network, Journal of Molecular Biology, 351, 683-692 (2005)
  16. Akira Ito, Eri Hibino, Kazunori Shimizu, Takeshi Kobayashi, Yoichi Yamada, Hideharu Hibi, Minoru Ueda, Hiroyuki Honda : Magnetic force-based mesenchymal stem cell expansion using antibody-conjugated magnetoliposomes, Journal of Biomedical, Materials Research: Part B Applied Biomaterials, 75, 320-327(2005)
  17. Akira Ito, Kousuke Ino, Masao Hayashida, Takeshi Kobayashi, Hiroshi Matsunuma, Hideaki Kagami, Minoru Ueda, Hiroyuki Honda : Novel methodology for fabrication of tissue-engineered tubular constructs using magnetite nanoparticles and magnetic force, Tissue Engineering, 11, 1553-1561(2005)
  18. Hironori Mutoh, Nobuyuki Hamajima, Kazuo Tajima, Takeshi Kobayashi, Hiroyuki Honda : Exhaustive exploring using artificial neural network for identification of SNPs combination related to Helicobacter pylori infection susceptibility, Chemical Bio Informatics Journal, 5, 15-26(2005)
  19. Akira Ito, Hiroyuki Honda, Takeshi Kobayashi : Cancer immunotherapy based on intracellular hyperthermia using magnetite nanoparticles: a novel concenpt of “heat-controlled necrosis” with heat shock protein expression, Cancer Immunology Immunotherapy, 55, 320-328(2006)
  20. Mina Okochi, Mari Nakanishi, Ryuji Kato, Takeshi Kobayashi, Hiroyuki Honda : High-throughput screening of cell death inducible short peptides from TNF-related apoptosis-inducing ligand sequence, FEBS Letters, 580, 885-889(2006)
  21. Ryuji Kato, Yukako Okuno, Chiaki Kaga, Mitoshi Kunimatsu, Takeshi Kobayashi, and Hiroyuki Honda : Pentamer peptide from Fas antigen ligand inhibits tumor-growth with solid-bound form found by peptide array, Journal of Peptide Research, 66, 146-153 (2006)*
  22. Ryuji Kato, Chiaki Kaga, Mitoshi Kunimatsu, Takeshi Kobayashi and Hiroyuki Honda : Peptide array-based interaction assay of solid-bound peptides and anchorage- dependant cells and its effectiveness in cell-adhesive peptide design, Journal of Bioscience and Bioengineering, 101, 485-495(2006)
  23. Noriyasu Kawai, Akira Ito, Yoko Nakahara, Hiroyuki Honda, Takeshi Kobayashi, Mitsuru Futakuchi, Tomoyuki Shirai, Keiichi Tozawa and Kenjiro Kohri : Complete regression of experimental prostate cancer in nude mice by repeated hyperthermia using magnetite cationic liposomes and a newly developed solenoid containing a ferrite core, The Prostate, 66, 718-727(2006)
  24. Yuzuru Ikehara, Toru Niwa, Le Biao, Sanae Kabata Ikehara, Norifumi Ohashi, Takeshi Kobayashi, Yoshitaka Shimizu, Naoya Kojima and Hayao Nakanishi : A carbohydrate recognition-based drug delivery and controlled release system using intraperitoneal macrophages as a cellular vehicle, Cancer Research, 66, 8740-8748 (2006)*
  25. Yasuyuki Tomita, Hiroyuki Asano, Hideo Izawa, Mitsuhiro Yokota, Takeshi Kobayashi and Hiroyuki Honda : Classification method for predicting the development of myocardial infarction by using the interaction between genetic and environmental factors, IPSJ Transactions on Bioinformatics, 47, 48-66(2006)
  26. H. Takahashi, Y. Murase, T. Kobayashi, H. Honda, “New cancer diagnosis modeling using boosting and projective adaptive resonance theory with improved reliable index.”, Biochemical Engineering Journal, 33, 100-109, 2007
  27. Mina Okochi, Izumi Nakagawa, Takeshi Kobayashi, Shuhei Hayashi, Shintoro Furusaki, Hiroyuki Honda : Enhanced activity of 3d-hydroxysteroid dehydrogenase by addition of the co-solvent 1-butyl-3-methylimidazolium (L)-lactate in aqueous phase of biphasic systems for reduction of steroids, Journal of Biotechnology, 128, 376-382(2007)
  28. 佐藤信雄、小塩高広、中尾幸子、高橋広夫岩川秀和小島晶子町田千代子小林 猛 : シロイヌナズナに対するDNAチップを用いた遺伝子発現データのクラスタリング手法の比較, 中部大学応用生物学部紀要, 6, 1-10 (2007)
  29. H. Takahashi, H. Iwakawa, S. Nakao, T. Ojio, R. Morishita, S. Morikawa, Y. Machida, C. Machida, T. Kobayashi, "Knowledge-based Fuzzy Adaptive Resonance Theory and Its Application to the Analysis of Gene Expression in Plants.", Journal Bioscience Bioengineering, 106(6), 587-593,(2008)
  30. A. Ito, T. Kobayashi : Intracellular hyperthermia using magnetic nanoparticles: A novel method for hyperthermia clinical applications, Thermal Medicine, 24, 113-129 (2008)
  31. J. Motoyama, N. Yamashita, T. Morino, T. Kobayashi, H. Honda : Hyperthermic treatment of DMBA-induced rat mammary cancer using magnetic nanoparticles, BioMagnetic Research and Technology, 6,2 (2008) doi: 10.1186/1477-044X-6-2
  32. J. Motoyama, T. Hakata, R. Kato, N. Yamashita, T. Morino, T. Kobayashi, H. Honda : Size dependent heat generation of magnetite nanoparticles under AC magnetic field for cancer therapy, BioMagnetic Research and Technology, 6,4 (2008) doi: 10.1186/1477-044X-6-4
  33. 小林 ・齋田俊明・今井常夫. 抗体付きマグネトリポソームを用いたがん温熱免疫療法, 分子細胞療法, 7, 124-128, (2008)
  34. T. Kikumori, T. Kobayashi, M. Sawaki and T. Imai : Anti-cancer effect of hyperthermia on breast cancer by magnetite nanoparticle-loaded anti-HER2 immunoliposomes, Breast Cancer Research Treatment, 113, 435-441 (2009)
  35. Y. Shido, Y. Nishida, Y. Suzuki, T. Kobayashi, N. Ishiguro : Targeted hyperthermia using magnetite cationic liposomes and an alternating magnetic field in a mouse osteosarcoma model, Journal of Bone and Joint Surgery, 92-B, 580-585 (2009)

【受賞】

  1. 日本遺伝学会BP賞 町田千代子・岩川秀和・高橋広夫・Mazet Remi・岩崎まゆみ・小島晶子・小林 猛・町田泰則 シロイヌナズナの葉の発生分化に関わるAS2、AS1 による新規遺伝的ネットワークの解明 2008年9月 日本遺伝子学会第80回大会(於名古屋)
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