大阪大学大学院医学系研究科 核医学講座 / 大阪大学医学部附属病院 核医学診療科・放射線部 Department of Nuclear Medicine and Tracer Kinetics, Osaka University Graduate School of Medicine
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研究内容(共同研究)<Global COE>
医・工・情報学融合による予測医学基盤創成
フィジオーム研究とPET分子イメージング

フィジオーム(Physiome)はphysiology as a wholeを意味する造語で、生体の生理機能の総体を指している。ゲノム情報を起点とし、蛋白質、多糖類などの機能性分子、細胞内小器官、細胞、組織、臓器、個体に至る機能と構造を階層的、統合的にとらえるフィジオーム生命科学の研究手法として、PET分子イメージングの手法が用いられている。

大阪大学臨床医工学融合研究教育センターではグローバルCOEプログラムの支援を受け、フィジオームとシステムバイオロジーの拠点形成を開始した。フィジオームプロジェクトはゲノムレベルから個体レベルで生じる生体情報を有効に活用し、生体機能を理解し医療や産業に役立てようとする試みである。そのためには、生理機能を記述する共通言語(ゲノム研究における塩基配列、プロテオーム研究における蛋白質立体構造に相当)が必要であり、時空間スケールの現象を記述する数理モデル、データベース化のための共通プラットホームの構築(脳機能解析におけるstatistic parametric mapping)が欠かせない。

1)PETの役割
  • ゲノムと表現型の間の橋渡し。特に、内的表現型の評価がPETの役割(図1,2,3,4)。アルツハイマー病を例に取れば、症状発現前の脳ブドウ糖代謝の低下など。
  • 臓器単位から個体単位へ。特に、薬物動態は標的臓器だけではなく全身臓器を網羅的に可視化することにより副作用の予測、組織滞留、腸管排泄、尿路排泄などを解析する。
2)問題解決の試み
  • 撮像装置の開発
  • 124Iの生成、標識、撮像(機能分子標識)
  • 医薬品の薬効(遺伝子多型)
  • 薬物動態 マイクロドーズと薬理量の線形性
  • 未変化体と代謝物
  • モデル解析
3)生体機能のデータベース化

フィジオームプロジェクトはゲノムレベルから個体レベルで生じる生体情報を有効に活用し、生体機能を理解し医療や産業に役立てようとする試みである。対象の多くは、生理機能であり、遺伝子や蛋白などの構造を持った“モノ”とは異なる。遺伝子には核酸配列という共通言語がある。タンパク質には構造式がある。フィジオーム研究にはデータ自体を記述する言語が必要になる。時空間スケールで発現する生体機能の記述を可能にするのは数理モデルである。

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