Research

Our research focuses on developing computational methods that enable us to use the comprehensive biological information to develop pharmaceuticals and improve the health-related quality of an individual's daily life and to understand various biological phenomena based on molecular biology. We analyze various kinds of data including genomes, proteins, carbohydrates, lipids, cells, viruses, bacterias, and tissues. In order to contribute to the area of cancer, zoonosis (disease transmissible from animals to humans or vice versa), neurodegenerative disease, we integrate the analyzed data with considering their time and space from the ecological viewpoint. Nowadays, we are enthusiastic about supporting drug development and application for analysis of microorganisms in the environment, time and space analysis of alien species for our safety, and rational genome design of micro organisms for food production.

Summary

① Advanced Computational Drug Discovery

スマート創薬を支援する人工知能（AI）関連技術開発。 新薬は発見されにくく、創薬研究の高コスト化が進んでいます。我々はAI関連技術も活用し、効率の良い創薬研究を支援する技術開発を行っています。細胞内現象の正確な理解をもとに、副作用の無い薬の開発も支援します。また、人・動物・環境の間の強い関連性を理解し、それらの衛生改善に取り組むOne Healthの観点からの研究を後押しする技術開発を進めます。

② From genome analysis to genome design

ゲノム配列を解読するだけでありがられた時代は終わりに近づいています。これからはゲノム配列を改変・設計し、我々が期待する特徴を手に入れるため、ゲノム配列を作り出す時代です。手始めに微生物ゲノム配列の改変を通して、効率的な物質生産と、その産業応用に取り組んでいます。タンパク質分子の進化を踏まえた理解をもとに、配列改変や設計にも取り組んでいます。

③ Development and skill enhancement of personnel in charge of designing e-learning system

ICT化が進む現場に対応できるよう、ICT関連サービスの利用はもちろんのこと、e-ラーニング、シリアスゲームなどを取り入れた研究活動を推奨しています。特に、中学・高校の教員になることを目指す学生には、e-ラーニングを自ら構築する経験を積んでもらいたいと考えています。

④ Global resource findings by using Information and Communications Technology (ICT) (2019年度の実施は未定)

地球上の生物の多くは未だ発見されていません。ICTを活用し、未発見種が有する有用資源の網羅的探索を全世界規模で行うための、スマートフォンアプリケーション開発に取り組んでいます。様々な生物情報に地理、気象などのビッグデータを統合し、AI関連技術を駆使して挑みます。現在開発中のアプリケーションは、国内外の侵略的外来種の分布把握にも応用されています。

Summary (PDF 13.2MB)

Research Topics

1. Advanced computational drug discovery by controlling the interactions among membrane proteins

   1. Analysis of molecular interaction mechanisms based on molecular evolution

   2. Interaction pair prediction by the application of machine learning

   3. Prediction of disease causing mutations that affect interactions among membrane proteins

   4. Designing of small compounds and peptides to control the interaction among membrane proteins

   5. Analysis of molecular interactions among GPCRs

2. タンパク質複合体機能解析

   1. タンパク質複合体モデリング

   2. タンパク質ドッキングシミュレーション

   3. タンパク質ドッキングシミュレーションツール(Pftkool)の開発

   4. タンパク質機能部位予測手法開発

   5. ウイルスが他生物への感染時に利用するタンパク質と進化

3. 機能未知タンパク質のBioinformaticsによる解析とアノテーション

   1. 機能未知免疫関連タンパク質機能予測

   2. 機能未知タンパク質の網羅的機能予測

4. タンパク質の配列解析

   1. タンパク質アミノ酸配列中のモチーフ・シグナルについての研究

   2. ウイルスと宿主との間でやりとりされた遺伝子・タンパク質の機能解析

5. 患者の Quality Of Life 向上のための低分子デザイン

   1. 創薬標的タンパク質立体構造構築

   2. 分子標的薬（molecular-targeted drugs）を超えるコンフォーメーション特異的低分子デザイン（conformation-specific drug design）

   3. eスポーツにおいて規制すべき物質と規制すべきでない物質に関する研究

6. 博物学・環境関連分野への貢献を目的とした情報基盤構築

   1. 環境中からの生命情報の網羅的収集を加速する情報基盤構築

   2. 熱狂的愛好家集団との連携を促進する情報基盤構築

   3. 空撮画像データの収集と解析

7. NGS Data の情報解析と食品用酵素活性向上への取り組み 

   1. 有用物質高生産菌株ゲノムのNGSデータ解析

   2. 微生物多世代変異株データ解析による表現型に重要な影響を及ぼす変異同定ツール

   3. 食品用酵素高生産のためのゲノムデザイン

   4. 食品用酵素の活性に寄与する変異候補サイト探索

8. 環境中からの遺伝情報収集と比較解析

   1. 安心・安全な環境実現のための環境メタゲノム解析

   2. 光合成能を獲得する軟体動物の比較ゲノム解析

   3. お花見メタゲノム

9. 数理・統計手法を応用した生物学データ解析

   1. 空間統計学・地理統計学の応用

   2. マルチエージェントシミュレーションの応用

   3. マルチレベルモデルの応用

10. ICT機器を活用した生物学授業支援(教員志望者に推奨)

    1. 生物学の授業にe-ラーニングを活用するための仕組みづくり

    2. 生物情報の共有を促進するための仕組みづくり

A. データベース開発、B. バイオインフォマティクスツール開発、C. 自分もしくは他人が開発したツールを使用した解析などの中から、就職先・進学先で必要とされるスキル、研究に費やせる時間を考慮して決定します。配属時点でのITスキルの有無は全く問いません。IT企業への就職を検討している学生だけでなく、IT関連スキルを武器にして様々な分野への就職を考える学生を歓迎します。当研究室での研究に必要なスキルの向上はそのまま資格取得に直結しますので、資格取得を念頭に研究テーマ選択をすることも可能です。

卒業研究テーマの設定について

・基本的には研究室に在籍する学生が行っている研究に関連した研究テーマ設定を行います。

・コンピュータのみを使用するテーマであれば、自分自身で最初から考えたテーマに取り組むことも許可する場合があります。ただし、実現が極めて困難なもの、法律に反する・非倫理的・非道徳的・非人道的・差別的テーマについては許可しません。例えば、過去には『「絶滅危惧種の情報収集と販売」を行いたい』『○○人種は××なのでその遺伝的背景を明らかにしたい』『血液型が○型の人は〜〜なので＊＊に違いないから@@したい』などの申し出がありました。しかし、その研究が及ぼす影響を考慮し、許可しなかった事例があります。もちろん、研究室外にて、個人として追求していただくことを妨げることまではしません。