Computational modeling of hormone- and cytokine-dependent proliferation of endometrial cells in 3D co-culture
この論文は、3D 共培養におけるヒト子宮内膜細胞の増殖をホルモンやサイトカインの影響下でシミュレートする常微分方程式モデルと、分子拡散を扱う偏微分方程式モデルを開発・統合することで、生理的および病理的状態における細胞間相互作用を定量的に評価する手法を提案しています。
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systems biology
138 件の論文
A stem cell aging clock links biological age deviation to clinical outcome in acute myeloid leukemia
造血幹細胞の老化時計を開発し、急性骨髄性白血病（AML）において生物学的に「若返り」を示す転写年齢の乖離が、従来のリスク分類を超えて予後不良の強力な予測因子となることを実証しました。
TRAILBLAZER: generative multicellular perturbation model of biology
この論文は、単細胞の独立性を仮定せず組織を協調システムとして捉え、患者レベルでの多細胞応答や未観測な介入へのゼロショット予測を可能にする、新しい生成モデル「TRAILBLAZER」を提案し、治療発見に向けた予測基盤モデルの構築を示したものである。
A Unified Dynamical-Systems and Control-Theoretic Model for Single-Cell Fate Dynamics
本論文は、単一細胞の運命決定ダイナミクスを記述的解析から予測的制御へと転換するため、擬似時間や RNA 速度、最適輸送などを統合した確率的動的システムモデルを提案し、実験設計の指針や確率的な運命制御への応用を包括的に論じています。
Dissecting the Network Architecture of a Plant Circadian Clock Model: Identifying Key Regulatory Mechanisms and Essential Interactions
本論文では、植物の概日リズムを記述する新たな常微分方程式モデルを開発し、感度解析やノックアウト解析などの多角的な計算手法を統合して適用することで、CCA1/LHY と PRRs のフィードバックループを中心とした階層的かつ頑健なネットワーク構造と、転写抑制・タンパク質分解・光調節合成が主要な制御メカニズムであることを明らかにしました。
Canonical Analysis of Fluorescent Timer-Anchored Transcriptomes Resolves Joint Temporal and Developmental Progression
この論文は、シグナル伝達履歴と単一細胞 RNA シーケンシングを統合した「mCanonicalTockySeq」という新規フレームワークを開発し、蛍光タイマーを基準とした時間軸と発生進行を同時に解像することで、マウスとヒトの胸腺 T 細胞における時間的・発生的な状態空間の共通構造を明らかにしたことを報告しています。
MICA: Model-Informed Change-point Analysis
本論文は、時系列データにおける構造変化を、統計的性質の変化ではなく動的モデルのパラメータ変化として捉え、バイナリ分割と遺伝的アルゴリズムを統合してモデルシミュレーションと観測データの不一致を最小化することで、変化点のタイミングと性質を同時に推定する新しい手法「MICA」を提案し、COVID-19 の流行モデルや風力発電タービンの冷却システムなど多様な実例でその有効性を示したものである。
GeNETop: Context-Specific Genome-Scale Constrained Models Using Network Topology, Flux Variability, and Transcriptomics
本論文は、動的 FBA との互換性を維持しつつ転写オミクスデータやネットワークトポロジーを活用して文脈特異的なゲノムスケール代謝モデルを構築する新たな手法「GeNETop」を提案し、酵母の発酵過程における動的代謝変化の正確な再現と計算効率の向上を実証したものである。
Interpretable machine learning meets systems biology to decode genotype-phenotype maps
この論文は、解釈可能な機械学習とシステム生物学を統合することで、連鎖不平衡の制約を克服し、酵母の遺伝子型と表現型の関係を解明して因果遺伝子や新規機能を同定する新たな枠組みを提案しています。
A Multiscale Computational Architecture to Study Signaling Dynamics at Cell-Cell Interfaces
本研究は、マクロな相互作用オミクス、原子レベルの構造バイオインフォマティクス、メソスケールの確率モデルを統合したマルチスケール計算アーキテクチャを開発し、細胞間接着複合体の構造的配置と立体障害などの物理的制約が、FGFR1 を中心としたシグナル伝達ネットワークの動的な形成と機能をどのように制御するかを明らかにしました。
Expanding TheCellMap.org to visualize a genome-scale genetic interaction network for a human cell line
本研究は、酵母からヒト細胞（HAP1 株）へ対象を広げ、約 89,000 の遺伝的相互作用を含む大規模なネットワークを可視化・探索可能なデータベース「TheCellMap.org」を拡張したことを報告しています。
Informing agent-based models with spatial data using convolutional autoencoders
この論文は、畳み込みオートエンコーダーを用いて実験画像とエージェントベースモデルの出力を共通の潜在空間で比較・最適化し、腫瘍の空間的構造や免疫相互作用を再現する柔軟なパラメータ推定フレームワークを提案するものである。
BoolDog: integrated Boolean and semi-quantitative network modelling in Python
この論文は、詳細な生化学的・動力学情報が不足している複雑な生物システムの解析に適したブールおよび半定量的ネットワークモデルの構築、シミュレーション、分析を可能にする Python パッケージ「BoolDog」を紹介し、離散モデルと連続モデルの統合や主要な Python 生物情報学ライブラリとの相互運用性を強調しています。
Multicomplex Integrative Structural Modeling of a Human Histone Deacetylase Interactome
本研究では、交差結合質量分析と統合構造モデリング、および AlphaFold を活用して、ヒストン脱アセチル化酵素 HDAC1/2 が関与する NuRD、SIN3、CoREST 複合体の構造を解明し、特に HDAC1 の内在性無秩序領域（IDR）が複合体内でαヘリックスを形成して安定化することを示しました。
A stress-function tradeoff organizes epithelial heterogeneity across spatial scales in the human thyroid
本研究は、空間トランスクリプトミクスを用いてヒト甲状腺の多スケールな細胞異質性を解析し、ホルモン合成の差異ではなく「活性状態」と「ストレス応答状態」のバランスが、組織の空間的構造や患者間のばらつきを支配する主要な軸であることを明らかにしました。
The Female Biomarker Challenge: Sex-Specific Network Robustness Constrains Biological Age Estimation and Geroscience Trial Design
NHANES データを用いた本研究は、男性の方が生物学的年齢の推定感度が高く、加齢研究の臨床試験には男性が最適なコホートである一方、女性の高い生理的頑強性に対処するためには女性特異的なバイオマーカーパネルの開発が緊急の課題であることを示しています。
Interactome mapping in human excitatory neurons reveals novel risk genes and pathways in Alzheimer's disease
本研究では、ヒト興奮性神経細胞を用いてアルツハイマー病の主要なリスク遺伝子に特化した新規タンパク質相互作用マップ「ADNeuronNet」を構築し、BIN1 と RIN2 の神経特異的相互作用や BIN1-APC/C-APOE 軸の発見などを通じて、疾患の分子メカニズムと新たなリスク遺伝子候補の解明に貢献しました。
Mathematical Modelling of the Mitochondrial Dicarboxylate Carrier (SLC25A10)
本研究は、ミトコンドリアジカルボキシレートキャリア SLC25A10 のピンプンポン機構に基づき、ベイズ推論を用いて実験データと整合させた初めての詳細な数理モデルを構築し、ミトコンドリアの形態変化や SDH 欠損下でのスクシナート代謝におけるその役割を明らかにした。
1100 Synthetic Benchmark Problems for Dynamic Modeling of Cellular Processes
本論文は、実験データに基づく生物学的モデルの構築が困難であるという課題を解決するため、既存の 22 の研究モデルを基に 1100 個の合成ベンチマーク問題を生成し、動的モデリング手法の評価に有用なリソースを提供することを報告しています。
A high-throughput cost-efficient in vitro platform for the screening of immune senomodulators
この論文は、ヒト由来の末梢免疫細胞を用いたオミクスベースの高スループット・低コストなスクリーニングプラットフォームを開発し、個人差を考慮した免疫老化抑制剤の特定と個別化医療への迅速な臨床転換を可能にしたことを報告しています。