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薬剤耐性菌の広がりを予測する機械学習モデル

別々の生物が交配することなく遺伝情報を交換する「遺伝子の水平伝播」は、細菌の細胞間でしばしば観察される。水平方向への遺伝子導入は細胞間で直接行われることもあれば、共有された環境下で間接的に行われることもある。いずれにせよ、累積的な突然変異と同様、これは抗生物質に対する耐性を広める主要な要因となっている。

Science Advances誌のオンライン版にこのほど掲載された、米コーネル大学の研究論文によると、この種の遺伝子伝播が「機械学習によって予測できる可能性」が示されている。研究を率いたIlana Brito氏らは「どのような細胞の特性や機能が遺伝子の水平移動に寄与しているか」を解明するため、様々な細菌のゲノムを精査し、いくつかの機械学習アルゴリズムを適用した。最も優れたモデルでは、AUC 0.983という高精度での伝播予測を達成した。

著者らは「遺伝子の水平移動を成功させるため、ネットワークの構造と代謝機能が重要な役割を果たしていることを明らかにした」と述べる。この新しいアプローチは、特定環境下における伝播の可能性と好発エリアの特定、またターゲットとなる弱体化遺伝子の同定などを実現する可能性を内包しており、領域に大きなインパクトを与える成果のひとつと言える。

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The Medical AI Timesにおける記事執筆は、循環器内科・心臓血管外科・救命救急科・小児科・泌尿器科などの現役医師およびライフサイエンス研究者らが中心となって行い、下記2名の医師が監修しています。

1. 岡本 将輝
信州大学医学部卒(MD)、東京大学大学院専門職学位課程修了(MPH)、東京大学大学院医学系研究科博士課程修了(PhD)、ロンドン大学ユニバーシティカレッジ(University College London)科学修士課程最優等修了(MSc with distinction)。UCL visiting researcher、日本学術振興会特別研究員を経て、SBI大学院大学客員准教授、東京大学特任研究員など。専門はメディカルデータサイエンス。

2. 杉野 智啓
防衛医科大学校卒(MD)。大学病院、米メリーランド州対テロ救助部隊を経て、現在は都内市中病院に勤務。専門は泌尿器科学、がん治療、バイオテロ傷病者の診断・治療、緩和ケアおよび訪問診療。泌尿器科専門医、日本体育協会認定スポーツドクター。
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