細胞の直接変換過程をシミュレーションで再現：AIで細胞変換を誘導可能な低分子化合物を予測
掲載日：2026年05月18日
細胞の直接変換過程をシミュレーションで再現
AI で細胞変換を誘導可能な低分子化合物を予測
〜iPS 細胞を介さない新たな再生医療の開拓へ〜
国立大学法人九州工業大学 大学院情報工学研究院の濱野桃子准教授らの研究グループは、国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学大学院情報学研究科の山西芳裕教授との共同研究により、iPS 細胞※1を介さずに、細胞を別の種類の細胞へ直接変換する「ダイレクトリプログラミング※2」を誘導する低分子化合物※3について、その最適な組み合わせを予測する新たな手法を開発しました。
ポイント
- 体細胞を別の種類の細胞へと直接変換するダイレクトリプログラミングを誘導する低分子化合物を予測するAI技術を開発した。
- 細胞の変換過程をシミュレーションで再現して初期、中期、後期の複数段階に分類し、それぞれの段階に適した低分子化合物の組み合わせを予測することに成功した。
- 提案手法は、再生医療分野をはじめとする細胞治療のための細胞作製の効率化や安全性向上につながることが期待される。
本研究グループは、体細胞を別の種類の細胞へと直接変換するダイレクトリプログラミングを誘導する低分子化合物(薬剤や化学物質など)を予測するAI技術を開発しました。ダイレクトリプログラミングでは、安全性の高い低分子化合物によって細胞変換を誘導する手法の確立が強く求められています。そこで本提案手法では、細胞変換の段階ごとに必要な低分子化合物を簡便に予測可能なAI技術を開発しました。まず、1細胞レベルの遺伝子発現データからダイレクトリプログラミングの誘導過程をシミュレーションで再現しました。次いで、細胞が変換していく過程を初期、中期、後期のように分け、段階ごとに変化する遺伝子の発現パターンを調べることで細胞変換の動的な分子メカニズムを明らかにしました。最後に、段階ごとに変化する分子メカニズムを制御する低分子化合物の組み合わせを、最適化アルゴリズムで予測することに成功しました。提案手法により、ダイレクトリプログラミングを段階的に誘導する低分子化合物を簡便に予測できるようになり、今後の再生医療分野における細胞作製の効率化や安全性向上に繋がることが期待されます。
詳細は本学サイトのプレスリリースをご覧ください。
本研究成果は、2026年5月18日にCommunications Chemistryで公開されます。研究の詳細は別紙をご参照ください。
プレスリリース
＜発表雑誌＞
雑誌名：
論文タイトル：
著者：
(†：筆頭著者)
DOI番号：
＜用語解説＞
※1 iPS細胞：
別名人工多能性幹細胞。皮膚や血液などの体細胞に誘導因子を導入することで様々な組織や臓器の細胞に分化する能力とほぼ無限に増殖する能力を獲得した細胞。
※2 ダイレクトリプログラミング：
細胞が筋肉や神経など特異的な形質を獲得するための鍵となる因子(転写因子や化合物)を作用させることで、体細胞から多能性幹細胞であるiPS細胞だけでなく、心筋、神経、肝細胞などのさまざまな種類の細胞へ直接誘導すること。
※3 低分子化合物：
生物活性を有する化学物質や薬剤のこと。特定の生体分子(タンパク質)を標的として、その機能を阻害もしくは活性化する分子標的薬を含む。
お問い合わせ先
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国立大学法人九州工業大学 大学院情報工学研究院 生命情報工学研究系 准教授 濱野 桃子 E-mail： momoko[at]bio.kyutech.ac.jp
TEL： 050-1738-7290
教授 山西 芳裕 E-mail： yamanishi[at]i.nagoya-u.ac.jp
TEL： 052-789-5638
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