私はウイルス感染症学と情報科学という2つの専門性と獣医学というバックグラウンドを活かし、感染症制御に資するバイオインフォマティクス技術の創出に取り組んでみます。研究のモットーは「あったらいいなをカタチにする」と「作って遊ぼう」です。

ウイルスの遺伝型―形質関係を紐解くAIの開発と感染症制御への応用

ウイルス感染症の制御が困難な要因の一つは、ウイルスが急速に進化し、その性質を変化させる点にあります。実際、COVID-19パンデミックにおいては、細胞への感染性、免疫逃避能、伝播力を上昇させた変異株が相次いで出現し、流行制御を困難にしました。

本研究では、膨大なウイルスゲノム情報と実験により取得されたデータを活用し、ウイルスタンパク質の遺伝型から形質を予測するAI、ならびに特定の形質を示すウイルスタンパク質配列を設計する生成AIの開発を行っています。これらを通じて、新規変異株の迅速なリスク評価、ワクチン抗原の最適化、さらにはウイルスの流行・進化予測への応用を目指します。

将来のパンデミックウイルスの効率的探索技術の開発

COVID-19パンデミックをはじめ、新たに出現した多くのウイルス感染症は、野生動物や家畜が保有するウイルスのヒトへの異種間伝播によって発生してきました。野生動物や家畜に存在するウイルスを探索し、その性質を事前に解析することは、将来のパンデミックに備える上で極めて重要です。

本研究では、公共データベースに蓄積された膨大なRNA-seqデータの再解析を基盤として、野生動物や家畜における見逃されてきたウイルス感染を検出し、その性質を推定します。具体的には、宿主の遺伝子発現応答に基づいてウイルス感染の有無やウイルスの特性を予測するAIの開発、ならびに検出されたウイルスのヒト細胞への感染性やパンデミックリスクを評価するAIの開発を行っています。

Publication list

1.   Ito J*, Kawakubo S, Unno H, Strange A, Lytras S, Okumura K, Lilley A, Harvey R, Lewis N, Sato K*. 2025. Integrative modeling of seasonal influenza evolution via AI-powered antigenic cartography. bioRxiv 2025.08.04.668423.

2.    Ito J*, Strange A, Liu W, Joas G, Lytras S, Sato K*. 2025. A protein language model for exploring viral fitness landscapes. Nat Commun 16:4236.

3.    Ito J‡, Suzuki R‡, Uriu K‡, Itakura Y‡, Zahradnik J‡, Kimura KT‡, Deguchi S‡, Wang L‡, Lytras S, Tamura T, Kida I, Nasser H, Shofa M, Begum MM, Tsuda M, Oda Y, Suzuki T, Sasaki J, Sasaki-Tabata K, Fujita S, Yoshimatsu K, Ito H, Nao N, Asakura H, Nagashima M, Sadamasu K, Yoshimura K, Yamamoto Y, Nagamoto T, Kuramochi J, Schreiber G, Saito A, Matsuno K, Takayama K, Hashiguchi T, Tanaka S, Fukuhara T, Ikeda T, Sato K*. 2023. Convergent evolution of SARS-CoV-2 Omicron subvariants leading to the emergence of BQ.1.1 variant. Nat Commun 14:2671.

4.    Ito J, Seita Y, Kojima S, Parrish NF, Sasaki K, Sato K*. 2022. A hominoid-specific endogenous retrovirus may have rewired the gene regulatory network shared between primordial germ cells and naïve pluripotent cells. PLoS Genet 18:e1009846.

5.    Aso H, Ito J, Ozaki H, Kashima Y, Suzuki Y, Koyanagi Y, Sato K*. 2022. Single-cell transcriptome analysis illuminating the characteristics of species-specific innate immune responses against viral infections. Gigascience 12.

6.    Kumata R, Ito J, Takahashi K, Suzuki T, Sato K*. 2020. A tissue level atlas of the healthy human virome. BMC Biol 18:55.

7.    Ito J‡, Kimura I‡, Soper A, Coudray A, Koyanagi Y, Nakaoka H, Inoue I, Turelli P, Trono D, Sato K*. 2020. Endogenous retroviruses drive KRAB zinc-finger protein family expression for tumor suppression. Sci Adv 6.

8.   Ito J, Gifford RJ, Sato K*. 2020. Retroviruses drive the rapid evolution of mammalian APOBEC3 genes. Proc Natl Acad Sci U S A 117:610-618.