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Future of the Omics (バイオ医療オミックス研究の将来)

バイオ医療オミックス研究の将来と期待される成果

「機能ゲノム学、オミックス研究はどのように展開し、どのような成果が生まれると期待されるか」

Omics (オミックス)研究が近年急速に進んできている。多角的な現状分析によりOmics研究の将来を考察した。

Ⅰ.現状分析

デバイス及び情報、解析手法について

現在、次世代シーケンサーが市場に入り、更に次々世代シーケンサーの投入もされつつある。
過去を振り返ると、1990年代後半は遺伝子解析にはシーケンサーを用いて数千断片を読むことで遺伝機能を見るということが中心であった。その後、 2000年代前半マイクロアレイを用いた遺伝子発現解析を行う事が主流となり、現在は全ゲノムシーケンス、メタゲノム解析などより以前に比べ対数的に大量の情報を取得する事ができるようになってきている。
また、次世代シーケンサーなどにおいても1/10000レベルの確率でエラー読み込みが入るようなものもあり、シーケンシングの正確性という課題も出てきている。これらの正確性をあげるには現時点では何回かシーケンスするしか無いように思われ、これに対するコストも考えなければならない。
このようにバイオデバイスの進化により、情報蓄積という観点から見ると飛躍的な進歩を遂げているが、同時に情報過多という問題を引き起こしている。多量な情報の蓄積は同時に情報サーバーの維持など様々なエネルギー的課題も弊害として起こす可能性もあり(現実製薬会社ではサーバーの維持に大きなコストを支払っている)、大量な情報からより(エネルギー的にも)効率よく正確なデータの利用方法が要求される時代になると考える。

一方、解析対象の情報という観点から考えると、ヒトのたんぱく質コード遺伝子は約3万といわれており、ヒトの染色体全てに記載されているDNA配列は30億塩基対(60塩基)ある。
近年、ncRNAやエピゲノミックなもの、更には染色体構造上のものなど、生体を調節している情報は数多くある事が近年急速に理解が進んできた。
生体の調節機能は様々な構造レベルで調節ネットワークを構築しており、これらの関連性はメタゲノミクス、エピゲノミクス、(メタ)トランスクリプトミクスなどの手法で部分最適化されている。
例えば、医療などへの応用について、Genomicなものに加えEnviromicなもの即ち、外部環境要因としての時間、構造(ナノレベルから人体の組織レベルまで)、(関連性)、力(分子レベルの力からマクロの力まで)までをOmics的に考え、全体最適化、全体相関性を得るために鳥瞰的情報かつ、多角的、多因子的視点を持てるような情報の蓄積を行っていくことが、疾病などを含めた原因探索においてこれから必須の課題になっていくと考える。
近年では多変量解析や、ニューラルネットワーク等より多角的かな統計解析手法によって、多因子原因を突き止める手法が浸透し実現化しているので、これらへの期待は大きい。
特に癌や生活習慣病、精神疾患、感染症など多くの疾病は数多くのEnviromicな時間的、空間的、力学的要因(例えば、免疫機能、分子構造的機能、外部環境因子による遺伝子変異、感染等々)により、生体の調節機能が崩されておきるものであり、これらの解析手法の発展により疾病バイオマーカーなど様々なものが見つかっていくであろうと考える。

Ⅱ.今後生まれると思われる成果

Ⅰの期待するという部分にも示したが、ヒトのライフサイエンスに主眼を置いてまとめると、
以下の3点の様なものを中心に成果が出てくると予測される。
1.ナノレベルから可視レベルでの空間的、力学的相関性理解分子構造レベル、DNAレベル、RNAレベル、蛋白レベル、細胞レベル、組織レベルでの理解とその相関性をOmics的に理解する事で、
疾病を含めた生体調節機能の総合的な理解が深まると予測される。
その結果として、バイオマーカやヒトの共生生物との関連情報など全体包括理解が進むと推測できる。
2.時間的理解
時系列データを得ることでバイオリズムの理解、疾病状態への相転移がどのように行われているかの理解が進む。
具体的にはこれらを応用して
-1.様々な不可視レベル(たんぱく質,核酸,細胞)でのバイオマーカ解析による疾病の予防・疾病の発見
-2.生活段階での各因子の調節(栄養摂取への理解)
-3.人間の脳やホルモンを中心とした生体調節の分子生物学的理解が深まる事による、よりバランスの良い科学的に理にかなったワークライフバランスの確立
等々の成果が得られると考える。

総括して一般生活から、医療から社会学的側面まで全ての分野に技術的・倫理的に大きな成果となりまた様々な課題を呈するであろうと考える。

今後、市場分析なども含めてR&Dとマーケットの関連性についても触れていきたい。

文責:Tomohisa MARUYAMA
2010年5月

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