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regenerative_medicine
1.
再⽣生医療分野でのデータ分析 ⼤大野健太(oono@preferred.jp) 2013/4/11
2.
⼤大野健太(@delta2323_) http://preferred.jp/company/member_detail/#130 • 数学科修⼠士課程(微分幾何) →
PFI • プロフェッショナルアンドサポートサービス • お客様への製品導⼊入・質問・サポート対応 • Jubatusプロジェクト → 2013年1⽉月から:バイオプロジェクト • J:近傍探索・グラフアルゴリズムデザイン • B:曖昧検索・Epigeneticな情報を⽤用いた細胞評価 • 近似照合検索・レセプトデータのマイニング・関連解析 • バイオプロジェクト・ビジョン 70億⼈人の多様性をデータ解析 と理論を元に捉え医療・健康にイノ ベーションを起こす 2 オミックス・診療・ライフログを 結びつけるインフラを構築する
3.
アジェンダ • 再⽣生医療とは? • iPS細胞と再⽣生医療での利⽤用⽤用途 •
再⽣生医療分野の最近の動き • 再⽣生医療分野のデータ解析・データ分析 3
4.
再⽣生医療とは? iPS細胞と再⽣生医療での利⽤用⽤用途 再⽣生医療分野の最近の動き 再⽣生医療分野のデータ解析・データ分析 再⽣生医療とは?
5.
再⽣生医療とは • 使えなくなったり⽼老老化したりした体の⼀一部を⾔言葉の通り、「再⽣生」さ せて蘇らせようという医療のこと • 再⽣生医療の例 • ⽪皮膚移植:やけどした⽪皮膚を移植する • ⾻骨髄移植・造⾎血幹細胞移植:⽩白⾎血病患者の静脈に⾻骨髄を移植する • 美容外科(しわ取り) ⼤大阪府ウェブサイトより http://www.pref.osaka.jp/shijonawatehoken/chiiki/kotsuzui.html 5
6.
幹細胞の分化能 分化細胞1 分化細胞2 分化細胞3 幹細胞 6 国⽴立立がん研究センター 中央病院 http://www.ncc.go.jp/jp/ncch/division/ lecture/20041127b.html
7.
再⽣生医療の枠組み 例:⾻骨髄移植・輸⾎血 ⼈人体 幹細胞 分化 組織 形成 分化した細胞 7 移植 臓器・組織
8.
組織⼯工学(Tissue Engineering) • 細胞から組織や臓器を作る学問分野 Wikipediaより •
1980年代、⽶米国のランガーとバカンティによって提唱される • “Vacanti Mouse”:背中に⽿耳の⽣生えたマウス • 現在、東京⼥女女⼦子医科⼤大学の岡野光夫教授が細胞シートの積層化技術を ⽤用いて⼼心筋細胞から拍動する細胞シートを作成 • 現在FIRSTプログラムとして進⾏行行中 「FIRST研究開発⽀支援プログラム」より 8 http://first-pg.jp/about-us/okano-teruo.html
9.
再⽣生医療とは? iPS細胞と再⽣生医療での利⽤用⽤用途 再⽣生医療分野の最近の動き 再⽣生医療分野のデータ解析・データ分析 iPS細胞と再⽣生医療での利⽤用⽤用途
10.
iPS細胞 inductive Pluripotent Stem
Cell • ⼭山中研究グループ、分化済の成熟 細胞(線維芽細胞)に特定の遺伝 ⼦子導⼊入・培養すると、ES細胞に似 た多能性を持つ幹細胞が樹⽴立立され る事を発⾒見見 • 2007年⾼高橋・⼭山中⽒氏ヒトiPS細胞 樹⽴立立技術を論⽂文発表 • 2012年⼭山中教授ノーベル⽣生理 学・医学賞受賞 • 再⽣生医療・難病疾患の原因解明・ 創薬等に応⽤用される 「iPS細胞等研究ネットワーク iPSTrend」 http://www.ips-network.mext.go.jp/ 10
11.
iPS細胞により拒否反応のない臓器移植が可能 他者臓器移植は拒否反応が起こる → ⾃自分の細胞から臓器を作りたい • 戦略1:他⼈人の受精卵からクローン技術を⽤用いてES細胞を作る • 問題:受精卵を使⽤用する点が、倫理⾯面・供給⾯面で課題 •
戦略2:体性幹細胞から作る • 問題:分化する組織が限定されている • 問題:体性幹細胞は半永久的には増殖しない • 戦略3:ES細胞と似たような機能を持つ細胞を体細胞から作る • 問題:技術的に困難 → iPS細胞の登場で実現可能に 11
12.
再⽣生医療の枠組み 例:⾻骨髄移植・輸⾎血 脱分化 ⼈人体 幹細胞 分化 iPS 分化 組織 形成 分化した細胞 12 移植 臓器・組織
13.
再⽣生医療とは? iPS細胞と再⽣生医療での利⽤用⽤用途 再⽣生医療分野の最近の動き 再⽣生医療分野のデータ解析・データ分析 iPS細胞と再⽣生医療での利⽤用⽤用途
14.
再⽣生医療の将来市場予測 ⽇日本 60 50 市場規模(兆円) 市場規模(兆円) 40 35 30 25 20 15 10 5 0 2000 2020 2040
2060 年度 世界 製品・加⼯工製品 周辺産業 合計 40 30 20 10 0 2000 2020 2040 年度 2060 経済産業省「再⽣生医療の実⽤用化・産業化に関する研究会」最終報告書 (2013年2⽉月25⽇日) 14
15.
再⽣生医療最近のニュース (基礎研究から臨床応⽤用・産業化へ) 13.3.1 → ⽇日本経済新聞 ↓13.3.19 ⽇日本経済新聞 ↑13.3.26
⽇日本経済新聞 15
16.
再⽣生医療最近のニュース (基礎研究から臨床応⽤用・産業化へ) ジェイス®(J-TEC)→ 「医学のあゆみ」229巻9号 細胞医療Update ↓13.3.14 ⽇日経産業新聞 http:// www.ishiyaku.co.jp/ magazines/ayumi/ AyumiArticleDetail.aspx? BC=286210&AC=8321 ↑13.3.14 ⽇日経産業新聞 16
17.
⽴立立法・⾏行行政側での推進体制 • 経済⾯面 • 再⽣生医療分野に10年間で1100億円の⽀支援を表明(2013/1/10) • 京都⼤大学のCiRA:10年間27億円の⽀支援が決定(2013/3/25) • 法律⾯面 • 「再⽣生医療推進法案」(議員⽴立立法):成⽴立立の⾒見見通し • 「再⽣生医療新法」(厚⽣生労働省):今国会での提出を⽬目指す • • ⾃自由診療,
臨床研究の基準に関する法律 「薬事法」改正:委員会で議論開始 • 再⽣生医療製品の承認/許可などの規定 17
18.
⾏行行政側での推進体制 • 特許⾯面 • iPSアカデミアジャパン(⺠民間会社)の設⽴立立 • • 業務内容:「iPS細胞を中⼼心とした幹細胞にかかる知的財産の管 理および実施権の許諾」 特定の企業がiPS関連の特許を独占するのを防ぐのが⽬目的 • ⾏行行政⾯面 • 「再⽣生医療の実現化プロジェクト」:研究・臨床試験・治験⽀支援 • • ⽂文部科学省・厚⽣生労働省・経済産業省が連携 広報サイトの⽴立立ち上げ「iPS細胞等研究ネットワーク
iPSTrend」 18
19.
再⽣生医療とは? iPS細胞と再⽣生医療での利⽤用⽤用途 再⽣生医療分野の最近の動き 再⽣生医療分野のデータ解析・データ分析 再⽣生医療分野のデータ解析・データ分析
20.
再⽣生医療分野でのデータの特徴:N<<P • サンプル(N)が少ない • 難病疾患患者 →
患者数そのものが少ない • ノックアウトマウス → 作成コスト⾼高 • 特徴数(P)は多い(多すぎて困る事も) • SNPs(ヒト:数百万カ所) • メチル化の度合い(ヒト:数万から数⼗十万カ所) • サンプル数(N)<<特徴数(P)の状態を「新NP問題」と呼んでいる • 統計関連学会連合「我が国の統計科学振興への提⾔言」) P → 特徴抽出、ARD 主成分分析? N " 0.3 !0.7 ! ! ! ! ! ! ! !0.1 % $ ' " ! ! ! ! ! ! ! " ' $ " $ 0.3 !0.2 20! ! ! ! ! ! ! 0.9 ' # &
21.
再⽣生医療分野に⼤大量データはあるか? • iPS細胞備蓄事業 2013.3.19 ⽇日経産業新聞↓ • 5年で⽇日本⼈人の3-5割(5-10種)、10年で • 9割(150種)をカバー •
理研バイオリソースセンター(細胞バンク) • iPS細胞:1株28000円(⾮非営利団体) • 主に研究⽤用途で使⽤用 21
22.
再⽣生医療分野に⼤大量データはあるか? 収集コスト 労⼒力力 ・データベースの充実 ・⼤大量⽣生産のノウハウ データ量 ・機材の⾼高性能化 ・⽣生産拠点の増加 ・培養細胞数の増加 現在必要とされる分析技術 • 少数の貴重データの緻密に解析する技術 → iPS細胞の⼤大量⽣生産、再⽣生医療製品の普及時に必要となるデータ解析は? 22
23.
再⽣生医療技術分野での課題 • 同じ株の中でもiPS細胞の性質が異なる事がある • 「多様性がある」→ iPS細胞ごとの分析が必要 •
iPS細胞(幹細胞)の分化を解析・制御したい • 塩基配列情報だけでは(おそらく)不可能 • RNA情報をシーケンシングし⽤用いる解析が必要 • 再⽣生医療製品・iPS細胞の産業化 • 安定供給・品質管理が必要 • 再⽣生医療技術を⽤用いて個別化医療を実現したい • 疾患治療時に再⽣生医療技術が使⽤用し検査時にデータを抽出 • プライバシー保護が課題 23
24.
BigData Applications beyond
Hadoop [Depth of BigData Processing] Hadoop applications Action Analytics Reporting Collection Decision Speed Coverage of Data Scientists 24 Deep Analysis
25.
まとめ • 再⽣生医療とは:機能を失った組織・臓器を再⽣生し機能を取り戻す医療 • 再⽣生医療の動向 • iPS細胞樹⽴立立成功を契機に爆発的に発展 • ⾏行行政・⽴立立法・研究が連携、経済再⽣生の鍵として⽀支援 • 基礎研究と共に臨床研究・産業化が今後の課題 •
再⽣生医療分野でのデータ解析 • データ収集に苦⼼心(新NP問題)⼤大量データ分析の困難は今後発⽣生? • 課題:分化制御、品質管理、産業化、個別化医療への応⽤用 • 再⽣生医療分野のデータ解析・分析は未開拓領域? • 今⽇日話せなかった事:海外の動向 25
26.
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Infrastructure All Right Reserved.
27.
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