バイオインフォマティクスの世界の潮流(第35回)
2009年4月20日
理化学研究所 (兼) 産総研,JST
東京医科歯科大、慶應義塾大
八尾 徹
皆様 本年2月、3月に米国を訪ね、3学会に参加し、諸研究機関・行政機関を 訪問しましたので、その中からトピックスをいくつかご紹介致します。  
その前に、私の身近なところでの日本のトピックスを3つ挙げておきます。
1)2月6日に産総研の分子システム情報統合チームIDBがポータルサイトMEDALSを公開しました。これは経済産業省関連の各種ライフサイエンスデータベース41件と解析ツール32件を連携したもので、産総研内のすべての公開データベースを網羅していることが特徴です。   
 http://medals.jp
2) 3月31日から理研の生命情報基盤研究部門BASEが、「理研サイネス」というライフサイエンスネットワーキングシステムの運用を開始しました。
 http://database.riken.jp  
ここには、理研各グループから公開されているライフサイエンスデータベース約90種が表示されており、研究者情報・各種報告書などが載っているだけでなく、今後の国際連携研究ネットワークの形成を容易にする(データベース構築・管理・流通)の仕組みが、国際標準規格(セマンティックウエブ形式)を基に提供されています。この中には、国際動向についての「八尾レポート」も載せてありますので、ご覧下さい。
3) 4月20日、理研主宰のFANTOMコンソーシアムと文部科学省のゲノムネットワークプロジェクトの成果報告の論文が公開されました。すでに 2009年2月16日に東京でGNP報告会で一部を口頭発表していましたが、今回のNature Genetics への論文3編とその他雑誌への10数編のサテライト論文を合わせて、ゲノムネットワーク解明の成果と新規方法論の発表は、国際的にも大きな反響を呼ぶでしょう。 特に、細胞分化・機能発現に関係する転写因子群の分子ネットネットワー クを、理研の独自技術と次世代シーケンサーによる発現データを用いてコンピュータによって理論的に導き出した新技術は、今後の細胞分化研究に大きな影響を発揮するものと思われます。
 http://riken.jp -> press release  
さて次に、海外動向を以下に述べます。  
現在アメリカは、オバマ大統領による景気刺激策(Stimulus Package)の中で、科学技術研究にも多額の予算が割り当てられており、各所の研究リーダー達は募集締め切り(4月中旬)に向けて研究提案に猛烈に忙しいと異口同音に言っていました。(NIHは通常年間予算が年3兆円のところに、+1兆円/2年、NSFは通常年間予算年0.6兆円のところに、+0.35兆円とのこと) このような中で、私は2月・3月に下記の米国訪問をしました。
A. 学会参加
 1) Gordon Research Conference "Quantitative Genetics and Genomics"
2) Cold Spring Harbor Laboratory "Systems Biology-Networks"
 3) Cold Spring Harbor Laboratory "Computational Cell Biology"
B.研究機関・行政機関訪問と研究者面談 
1) Baylor HGSC (Human Genome Sequencing Center)
2) VBI (Virginia Bioinformatics Institute)
3) Delaware University -- Multiscale Modeling etc.
4) NSF (National Science Foundation) -- CuberInfrastructure, Multiscale Modeling
5) ANL (Argonne National Laboratory)--HPC Lifescience Applications
6) IBM Watoson Research -- Supercomputer, Lifescience Applications
7) DEShaw Research -- Dedicated Supercomputer for Protein Analyses
8) Cold Spring Laboratory -- Human Genome Analyses
これらの詳細報告は、 上記の理研サイネス-八尾レポートにありますが、以下にはその中から特記事項を4件ご紹介しましょう。
1.次世代シーケンサーのインパクト   
 次世代シーケンサー(454, Solexa, SOLiD 及びその後に続くもの)のインパクトについては、すでに色々な所で多くのことが述べられています(例えば、「科学」(岩波書店)Vol.79, 231-244, 2009) 。   その超高速・超低コストにより多様な用途が開け、正に生命科学研究に大きな変革をもたらすことでしょう。このことは、欧米の大シーケンシングセンターの在り方にも大きな影響を及ぼし始めています。米国NIHの支援による3大センターの一つ、Baylor HGSC (Houston)を訪問しましたが、ここでは既に次世代シーケンサー20台(454-10台、Solexa 2台、SOLiD 8台)を導入済みであり、2年前の200倍の能力(!!) になっているものの、2年後の姿は読めないと R.Gibbs 所長ご自身が言っておられました。  また、ヒトゲノムシーケンスの一部をシーケンシーケンシング受託会社(CompleteGenomics 社)にテスト的に発注したとのことです。   
その後に訪問したCold Spring Harbor Laboratory のゲノム研究センターのR.McCombie 教授は、ここに既にSolexa 8台を設置済みで、更に8台導入予定であり、シーケンシング能力は Baylor HGSC並みになると言われました。現に、NIH は今後のシーケンシングセンターの在り方について公開意見を求め始めました。  
 
このような集中・分散の議論以上に大切なことは、用途の多様性でしょう。 1000人ゲノム、がんゲノム、GWAS、Human Microbiome、メタゲノムなど以外に遺伝子発現解析、エピジェネティクス、タンパク質-DNA相互作用 解析他、様々な用途に対しソフト開発が進行しています。  
2.VBI (Virginia Bioinformatics Institute)
 バージニア工科大学のキャンパス内にあるVBI を初めて訪れ、その規模の大きさに驚きました。バイオインフォマティクス専門研究機関としては、恐らく世界最大規模でしょう(データベースセンターNCBI, EBI 等を除き)。 現在16グループ、230人、研究棟2棟であり、今後、2グループ、50名、研究棟1棟を拡張予定とのことです。VBIの特徴は、実験と計算の両方を持ったグループが多いこと、全体として Network Dynamics and Simulation の技術が強く、それを武器に社会の重要な課題(Funding Agencyの重点分野)に適用していることでしょう。   
私が注目した点は、次の3つです。
1)S.Eubanks グループの大規模シミュレーション    
シカゴ地区900万人の感染症の地域的・経時的シミュレーション
ワイヤレス社会のネットワークモデル作りもしています。 
2)B.Tyler グループの植物ホスト-病原菌相互作用研究  
100以上の遺伝子による相互作用ネットワークの時間的変化-実験と計算
この解析に、Amazon Cloud Computing Service を利用  
3)J.Peccoud グループの合成バイオロジー   
ゲノム上のDNA配列から文法を読みとって、それを基に遺伝子ネットワークを合成する新しい行き方--GENOCAD グループ結成    
特に、上記2)のように、Cloud Computing がこのような研究グループで実用
されていることは、今後の在り方を示唆しているように思いました。  
3.スパコン・ライフシミュレータ・マルティスケルモデリング  
 今回、特にライフサイエンス関連へのスーパーコンピュータ応用の動向を調査しました。IBM, ANL, Delaware, DEShaw, NSF などを訪問しました。特に、IBM の動きは、注目すべきでしょう。IBM はすでにBlue Gene/L で世界最高速をマークしてきましたが、最近の発表では、2011年にBlue Gene/P で20PF(ペタフロップス)を実現すると宣言していますし(すでに2009年 1PF達成)、更に現在開発中の Glue Gene/Q で 100PF を狙うとしています。  
このようなハードウエアの開発だけでなく、IBM Watson 研究所では、応用分野開発に力をを入れています。IBM の40名の科学者が、国際的に200名ほどの科学者と共同研究をしており、グローバル企業の強味を発揮しています。既に、miRNA 機能解析、心臓モデル開発など顕著な成果を挙げており、また世界的な人口移動解析Geno-Graphic Projectや、脳回路シミュレーション国際研究などを進めています。
もう一つの大きな動きは、生命シミュレータにおけるマルティスケールモデリングの研究です。米国では、2006年からNSF,NIHほか全省庁共同のマルチスケールモデリング手法の開発グラントが出ており、全米56チームがかかっています。分子・細胞・器官を結ぶ連続系モデルと離散的モデルの結合が課題であり、具体的にいくつかの事例を聞きました。例えば、Delaware大の Dion Vlachos 教授は、膜におけるシグナル伝達系EGF-EGFR の空間的・時間的変化の解析に当たって、拡散現象と反応とを 扱う粗モンテカルロ法を開発し、膜の不均一性や局在化がシグナル伝達・がん細胞の2量化などに影響することを解明して成果を挙げています。 
3つ目としては、CyberInfrastructure、Grid やCloud Computing のようなネットワークベースの分散コンピューティングの発達でしょう。CyberInfrastructure は発足して数年になり、2008年にはそれを利用した植物ゲノム研究プロジェクト i PLANT がNSFの予算で動き始めています。また、Cloud Computing が急速に離陸し始めていることにも注目したいと思います。発足後2年足らずですが、上記のように、自分のグループに必要なコンピュータシステムを、Cloud 上に提供されるハード・ソフト・応用ソフト・データベースを選んでくみ上げることが出来る点が受けています。Amazon が4000CPUで運用中、Microsoft は10万CPUで同様のサービスを提供すると言っています。あと2~3年後にはどのようになっていることでしょう。
4.システムバイオロジーの動向  
 今回、CSHL の "Systems Biology - Networks" と、"Computational Cell Biology" の2つのミーティングに出ました。  前者では、進化、発生分化及び疾病におけるネットワー・uュの変化を研究する例が盛りだくさんに紹介されました。特に、Caltech の Eric Davidson によるウニの発生分化過程におけるネットワークの変化と細胞形態の変化を並べて連写したスライドは見事でした。また、疾病マーカーをネットワークによって見つけることが有効であることが示されました。後者は、細胞レベルのシステムバイオロジーの急速な進展が感じられるミーティングでした。特に、ワシントン大の Victoria Foe 教授の示した細胞分裂の際の微小管の動きの観測及びシミュレーション結果の動的可視化ビデオは非常に印象的でした。今後、分子レベルシミュレーションと細胞レベルシミュレーションを融合した研究が増えて来るでしょう。 
この項については、膨大な内容がありますので、機会を改めてご紹介したいと思います。
締めくくりになりますが、最初にご紹介しました日本の今回の転写ネットワーク解析の研究成果は、世界のこれらの解析レベルを超すトップレベルのものと考えられます。日本発の解析手法が世界の研究をリードするものとなることを期待しております。皆様、お元気でご活躍ください。         
                      2009年4月20日  八尾 徹
                            yao@riken.jp  
 
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今週は、バイオマーカーの測定でお世話になった研究者の皆さんの話題を中心にお届けします。
4月29日から5月8日までのBTJ/HEADLINE/NEWSの配信はお休みします。
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 毎週金曜日のバイオテクノロジー(BTJ)メールで編集部原稿を担当しておりますBTJ編集長の河田孝雄です。
 今週は、日経バイオテク09年4月27日号の特集記事「胎動しつつあるフードケミカルバイオロジー」のとりまとめと、それから本日夜に発行・公開するPDFマガジン「BTJジャーナル」の09年4月号の編集作業に終始しました。
 月曜日(4月20日)はアサヒビール本社で酵母エキス、火曜日(4月21日)は都内ホテルで大日本住友製薬のネオテーム「ミラスィー」、水曜日(4月)は理研和光研究所で、辨野特別研究室の取材をしました。いずれも記事取りまとめ中で、近く報道して参ります。
 理研の辨野義己さんに久しぶりにお目にかかり、10年ぐらい前でしたか、「うんち」サンプルの善玉菌、悪玉菌の分析をお願いしたことを思い出しました。
※辨野義己さん関連のBTJ記事
協同乳業のLKM512はスペルミンを増やし寿命を延伸、理研との成果を農芸化学会で発表、薬学会のシンポでも講演
https://bio.nikkeibp.co.jp/article/oc/2006/0883/
写真更新、イソフラボンの遺伝子領域や腸内細菌代謝の新知見、フジッコが第8回国際大豆シンポで4題の成果発表
https://bio.nikkeibp.co.jp/article/oc/2005/7480/
旭松食品、初の納豆菌トクホ「おなか納豆」を来春に発売へ、トクホ注意表示は「特になし」
https://bio.nikkeibp.co.jp/article/oc/2004/8374/
森永乳業と東北大学、アレルギーを改善する「DNA断片」をビフィズス菌から発見
https://bio.nikkeibp.co.jp/article/oc/2002/8278/
慶大、理研、ツムラ、十全大補湯は腸内細菌のBacteroides属を減らしHsp誘導を抑制、T-RFLP法で解析
https://bio.nikkeibp.co.jp/article/oc/2002/6641/
ヤクルト本社、全自動腸内フローラ分析装置を開発、慶大、金沢大、海外と共同研究を開始
https://bio.nikkeibp.co.jp/article/oc/0501/7644/
 辨野特別研究室は、ヤクルト本社など7社が資金を提供し、今月1日に理研の知的財産戦略センターに設置されました。
 理研の特別研究室は、日本のコンピュータのパイオニアとされる後藤英一さんの特別研究室が1991年に設置されたのが最初。辨野さんの特別研究室は6番目です。
 直近では、スズメバチの研究からVAAM飲料を開発した阿部岳さんの特別研究室が04年に設置されましたが、3年で終了したため、現在存在する理研の特別研究室は、辨野特別研究室が唯一です。
 辨野さんにうかがった内容は近く、記事にまとめますのでご覧ください。この4月14日には、平成21年度科学技術分野の文部科学大臣表彰を受賞なさいました。科学技術賞の理解増進部門で、業績名は「健康のヒケツが腸内環境コントロールであることの理解増進」です。
 それで思い出したのですが、10年ほど前には、当時、東京農業大学の教授だった渡邊昌さんに、酸化ストレスマーカーの8OH-dGを測ってもらいました。分析対象は、マクロビオティクスの合宿参加者の尿です。
※渡邊昌さん関連のBTJ記事
渡邊昌・理事長が隔月誌「医と食」を創刊、大塚製薬や不二製油などが協賛
https://bio.nikkeibp.co.jp/article/oc/2006/1370/
国立健康・栄養研究所の理事長に徳留信寛・名古屋市大教授が就任
https://bio.nikkeibp.co.jp/article/oc/2006/1188/
「アディポカインTNFαの役割、ヒトでは不明」と、春日雅人・国立国際医療センター研究所長、国立健康・栄養研の公開セミナーで基調講演
https://bio.nikkeibp.co.jp/article/oc/2006/0280/
2009年新春展望、渡邊昌・国立健康・栄養研究所 理事長肥満退治に食品業界も協力を!
https://bio.nikkeibp.co.jp/article/oc/2005/8610/
大豆の健康効用を議論する国際シンポが11月9-12日に日本で初開催、「SOYJOY」大ヒットの大塚がダイヤモンドスポンサー
https://bio.nikkeibp.co.jp/article/oc/2005/6614/
医薬基盤研究所との統合が決まった国立健康・栄養研究所、近く初の話し合い、農芸化学会の懇親会でも話題に
https://bio.nikkeibp.co.jp/article/oc/2005/1574/
名大大澤教授が食品の抗酸化力指標の確立目指すAntioxidant Unit研究会を設立大学発ベンチャープロジェクトの抗体チップ開発も順調
https://bio.nikkeibp.co.jp/article/oc/2004/3438/
 いずれも日経BP社が発行している月刊誌「日経ヘルス」の実験でした。快く分析をお引き受けくださった研究者の皆さんには感謝しております。
 さて、日経バイオテク4月27日号の特集記事をまとめながらつくづく思い起こしたのですが、
 世界に先駆けて日本が発信した機能性食品の研究は、日本農芸化学会のコアメンバーを中心とした農学部の研究者が、パイオニアとなっていました。
 1984年に始まった、文部省の10年・3期にわたる機能性食品プロジェクトは、今でも国家プロジェクトの成功例としてよく取り上げられるのですが、
 その1期、2期、3期の主任研究者は皆さん歴代の日本農芸化学会の会長をおつとめでした。1期の藤巻正生さんは第41代、2期の千葉英雄さんは第47代、3期の荒井綜一さんは第52代の会長です。
 まさに機能性食品の黎明期は農学部がパイオニアでした。医学部など他分野との連携も、この25年前という早い時期から実践してきました。
 農学部は、機能性の発見やメカニズムの解明は得意としていて、最近ではオミックスやフードケミカルバイオロジーなど、新しい測定技術・方法論によって、一層の発展を遂げています。
 しかし、最終的に商品化し、機能性食品事業として育成するには、機能性の良さをB to BやB to C、B to D to Cで伝えていくことが大切で、そのためには、多くの他分野との連携がますます大切になってます。
 食生活・栄養の分野では、まず栄養疫学に絶対的な威力があるので、疫学の研究者の連携が必要です。有効性の検証は、ヒトで行う必要があるので医学部・医療機関との連携は不可欠。さらに、有効性の検証に利用するバイオマーカーの妥当性についても、医学会のコンセンサスが必要です。
 安全性の検証では、毒性の研究をしている薬学研究者を説得する必要があります。
 というわけで、広い分野の専門家・研究者との連携がますます重要になっています。従来からの学部名でいうと、医薬理工農、それに法制度やコミュニケーションなど文系との連携も欠かせません。
 来週火曜日(4月28日)午後には、港区の南青山会館で、NPO法人 21世紀の食と健康文化会議(理事長:細谷憲政・東京大学名誉教授)が、「第2回 21世紀の食を考える勉強会 『食』産業と健寿社会の正しい発展を目指して─21世紀に相応しい産・学・官・民の協調と『食』の科学の育成─」を開催します。
 「『食』の効能を有効に活用するための課題と協調体制」をテーマとしたパネルディスカッションには、岩元睦夫氏、神田敏子氏、合田敏尚氏、近藤和雄氏、清水誠氏、津金昌一郎氏がパネリストとして登壇し、唐木英明氏が司会を務め、アドバイザーとして板倉弘重氏、内山充氏、玉川淳氏、上野川修一氏、長尾拓氏、山野井昭雄氏、中村丁次氏、細谷憲政氏が参加するとのことです。
 びっくりするほど充実した方々がお集まりなので、取材しようと考えております。
 そろそろメール原稿の締め切りが迫ってきました。
 今週のお勧め記事は、米国がん研究学会(AACR)の第100回年次総会のトピックスです。ここ1週間ほどで13本ほど報道してますので、ご覧ください。
 なお、4月29日から5月8日までのBTJ/HEADLINE/NEWSの配信はお休みさせていただきます。次回のBTJ/HEADLINE/NEWSの配信は、5月11日(月)です。まるまる2週間、お待たせしますが、引き続きBTJメールをお楽しみいただければと思います。
※「AACR2009」のBTJ記事
AACR2009、オンコリスの抗腫瘍ウイルス、併用療法で効果増強の可能性
https://bio.nikkeibp.co.jp/article/oc/2006/1604/
AACR2009、プロテオミクスで肺がんのバイオマーカーを発見
https://bio.nikkeibp.co.jp/article/oc/2006/1570/
AACR2009、VEGFR阻害剤の治療効果、血管正常化がバイオマーカーの可能性
https://bio.nikkeibp.co.jp/article/oc/2006/1569/
AACR2009、抗EGFR抗体治療のバイオマーカー、KRAS変異だけでなくBRAF、PIK3CA、PTENも影響
https://bio.nikkeibp.co.jp/article/oc/2006/1538/
AACR2009、第一三共のDR5アゴニスト抗体、膵臓がんの幹細胞を減少
https://bio.nikkeibp.co.jp/article/oc/2006/1536/
AACR2009、miRNA関連のSNPが卵巣がんの発症リスクに関係
https://bio.nikkeibp.co.jp/article/oc/2006/1535/
AACR2009、Alnylam社の全身投与siRNA製剤、in vivo試験でソラフェニブを上回る効果
https://bio.nikkeibp.co.jp/article/oc/2006/1534/
AACR2009、Pfizer社が新規PAK4阻害剤の動物試験結果などを公表
https://bio.nikkeibp.co.jp/article/oc/2006/1511/
AACR2009、エーザイが開発中のMEK1阻害剤、フェーズIで複数のバイオマーカーを利用
https://bio.nikkeibp.co.jp/article/oc/2006/1509/
AACR2009、mTORとヒストン脱アセチル化酵素の同時阻害が膵臓がんに有望
https://bio.nikkeibp.co.jp/article/oc/2006/1508/

AACR2009、PI3KとMEKの同時阻害ががん治療に有望
https://bio.nikkeibp.co.jp/article/oc/2006/1507/
100年目のAACR年次総会が開始、1万7000人が参加
https://bio.nikkeibp.co.jp/article/oc/2006/1478/
 最後に先週半ばに発行・公開した「BTJジャーナル」09年3月号(第39号)のコンテンツを目次にて紹介します。こちらのコンテンツは全文を無料でご覧いただけますので、ぜひお楽しみください。
 今晩21時くらいになると、BTJジャーナル09年4月号を発行・公開しますので、ダウンロードサイトが混み合います。お早めのアクセスをお願いします。
                         BTJ編集長 河田孝雄
P.2 アカデミア・トピックス
再生医療学会に1800人超
実用化目指し活発に議論
P.5 リポート
情報の循環を改善する
統合DBプロジェクト本格化
P.10 キャリア
08年ノーベル化学賞の
下村脩博士が記者会見
P.12 日経BP技術賞が決定
P.13 BTJアカデミック・ランキング
再生医療議連の提言案がトップ
P.14 専門情報サイト「FoodScience」
P.15 広告索引
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 ご意見などは以下のフォームから受付します。いただいたご意見を次回以降のBTJメールの中で、匿名で紹介させていただく可能性があることをご了解ください(紹介されたくない場合はその旨を明記しておいてください)。
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