5章で行った細胞周期のシミュレーションでは、3000ステップの計算を行うのに
変 数に直接アクセスできるようにすれば飛躍的に速くなるがオブジェクト指向の
るが、この手法は（刻 み幅にもよるが）精度は高いが速度は遅い。これを他の手法（適応刻み幅制御ル 胚発 のシミュレー
布か 、複数の遺伝 ア ルー
できた。
胚発生のシミュレー オ
質の違うモデルでさえも統一的に扱えることを示し、その有効性を確認できた。
本システムで改良および追加を行う必要があると考えられる点を以下に示す。
数値計算部分の改良
30 分程度の時間がかかっている。これには 2 つの問題が関わっていると考えら れる。1つは、速度式や数値の読み込みがあるごとにそれらをメンバ変数として 持つオブジェクトが呼び出され、その後でそれぞれのメンバ変数（速度式や数値）
が読み込まれるためだと考えられる。この問題は、ポインタなどを使いメンバ
考え方からは外れてしまう。もう1つが、数値計算法の問題である。本システム では常微分方程式の解法としてルンゲ・クッタ法を用いてい
ンゲ・クッタ法など）に変更することで高速化を図る。
とその部品の相互関係を視覚的に捉えるこ とができるというのがあげられるが、本システムにはペトリネットをグラフィカ GUIの作成
ペトリネットの特徴として、システム
ルに作成するエディタのようなものがない。そこで、このエディタの作成が必要 だと考えられる。
謝 辞
本研究を進めるにあたり、終始暖かく御指導をいただきました北陸先端科学技術大 学院大学遺伝子知識システム論講座 小長谷 明彦 教授に厚く御礼申し上げます。
また、さまざまな面で御教授いただきました北陸先端科学技術大学院大学遺伝子知 識システム論講座 佐藤 賢二 助教授に深く感謝いたします。
北陸先端科学技術大学院大学遺伝子知識システム論講座の助手である Xavier
Defago 先生、山本知幸先生には論文に関する数々のご助言をいただき深く感謝いた
します。
北陸先端科学技術大学院大学複雑系解析論講座 中森 義輝 教授には副テーマで熱 心に御指導をいただき深く感謝いたします。
また、日頃よりお世話になりました当研究室の皆様に心より感謝いたします。
参 考 文 献
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つい
(IF (IsConcentrationBetween 1 10.724397 6.103053) protein5)
(IF
(IF (IsConcentrationBetween 1 17.059525 2.244593) protein4) F (IsConcentrationBetween 1 5.776688 30.096888) protein4)
(IF (IsConcentrationBetween 4 28.167505 36.275078) protein8) (IF (IsConcentrationBetween 2 37.478039 51.445824) protein8) (IF (IsConcentrationBetween 7 62.635323 0.242824) protein8) (IF (IsConcentrationBetween 4 2.447898 10.794619) protein7) (IF (IsConcentrationBetween 1 17.059525 2.244593) protein5) (IF (IsConcentrationBetween 0 10.794619 9.350450) protein8) (IF (IsConcentrationBetween 4 11.277724 34.004467) protein8) (IF (IsConcentrationBetween 4 11.277724 34.004467) protein8) (IF (IsConcentrationBetween 0 9.350450 11.277724) protein7) (IF (IsConcentrationBetween 1 10.724397 6.103053) protein7) (IF (IsConcentrationBetween 3 32.326157 2.058443) protein6)
付 録
文献[31]より、第6章で行ったショウジョウバエの胚発生におけるパターン形成に てのシミュレーションのモデルとなったif-thenルールの集合を以下に示す。
(IF (IsConcentrationBetween 1 5.776688 33.021667) protein6)
(IF (IsConcentrationBetween 0 10.794619 9.350450) protein8) (IsConcentrationBetween 0 10.794619 10.025200) protein8) (IF (IsConcentrationBetween 1 5.307470 37.478039) protein6)
(I
(IF (IsConcentrationBetween 1 10.724397 6.103053) protein2)
(IF (IsConcentrationBetween 8 38.440750 24.766159) protein2) F (IsConcentrationBetween 2 37.478039 51.445824) protein8) F (IsConcentrationBetween 2 37.478039 51.445824) protein8) trationBetween 5 20.157558 21.375805) protein8) trationBetween 5 20.157558 21.375805) protein8) F (IsConcentrationBetween 5 20.157558 21.375805) protein8) F (IsConcentrationBetween 2 37.478039 51.445824) protein8)
以下では上述のモデルを使ったシミュレーションの結果を、20 ステップごとの遺 coid、”protein1”は (I
(I
(IF (IsConcen (IF (IsConcen (I
(I
伝子調節タンパク質の分布図で示す。なお、”protein0”は bi nanos、”protein8”はeveを示している。
濃度
120 'Pro
胚の前後軸
120 140
tein0' tein1' tein2' tein3' tein4' tein5' tein6' in7' in8'
100 'Pro
'Pro 'Pro 'Pro
80 'Prote
'Prote 'Pro 'Pro
60
40
20
0
0 20 40 60 80 100
ステップ0 時の各遺伝子調節タンパク質の分布
0 20 40 60 80 100 120
0 20 40 60 80 100 120 140
'Protein0' 'Protein1' 'Protein2' 'Protein3' 'Protein4' 'Protein5' 'Protein6' 'Protein7' 'Protein8' 40
80 100 120 140
0' 1' 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8'
胚の前後軸 ステップ20 時の各遺伝子調節タンパク質の分布
濃度
胚の前後軸 ステップ40 時の各遺伝子調節タンパク質の分布
120
100
'Protein 'Protein 'Protein 'Protein
濃度
80 'Protein
'Protein 'Protein 'Protein
'Protein 60
0 20
0 20 40 60
0 20 40 60 80 100 120
0 20 40 60 80 100 120 140
'Protein0' 'Protein1' 'Protein2' 'Protein3' 'Protein4' 'Protein5' 'Protein6' 'Protein7' 'Protein8' 0
20 40 60 80 100 120
0 20 40 60 80 100 120 140
'Protein0' 'Protein1' 'Protein2' 'Protein3' 'Protein4' 'Protein5' 'Protein6' 'Protein7' 'Protein8'
濃度
胚の前後軸 ステップ60 時の各遺伝子調節タンパク質の分布
濃度
胚の前後軸 ステップ80 時の各遺伝子調節タンパク質の分布
0 20 40 60 80 100 120
0 20 40 60 80 100 120 140
'Protein0' 'Protein1' 'Protein2' 'Protein3' 'Protein4' 'Protein5' 'Protein6' 'Protein7' 'Protein8' 0
20 40 60 80 100 120
0 20 40 60 80 100 120 140
'Protein0' 'Protein1' 'Protein2' 'Protein3' 'Protein4' 'Protein5' 'Protein6' 'Protein7' 'Protein8'
濃度
胚の前後軸 ステップ100 時の各遺伝子調節タンパク質の分布
濃度
胚の前後軸 ステップ120 時の各遺伝子調節タンパク質の分布
0 20 40 60 80 100 120
0 20 40 60 80 100 120 140
'Protein0' 'Protein1' 'Protein2' 'Protein3' 'Protein4' 'Protein5' 'Protein6' 'Protein7' 'Protein8' 0
20 40 60 80 100 120
0 20 40 60 80 100 120 140
'Protein0' 'Protein1' 'Protein2' 'Protein3' 'Protein4' 'Protein5' 'Protein6' 'Protein7' 'Protein8'
濃度
胚の前後軸 ステップ140 時の各遺伝子調節タンパク質の分布
濃度
胚の前後軸 ステップ160 時の各遺伝子調節タンパク質の分布
0 20 40 60 80 100 120
0 20 40 60 80 100 120 140
'Protein0' 'Protein1' 'Protein2' 'Protein3' 'Protein4' 'Protein5' 'Protein6' 'Protein7' 'Protein8' 0
20 40 60 80 100 120
0 20 40 60 80 100 120 140
'Protein0' 'Protein1' 'Protein2' 'Protein3' 'Protein4' 'Protein5' 'Protein6' 'Protein7' 'Protein8'
濃度
胚の前後軸 ステップ180 時の各遺伝子調節タンパク質の分布
濃度
胚の前後軸 ステップ200 時の各遺伝子調節タンパク質の分布
0 20 40 60 80 100 120
0 20 40 60 80 100 120 140
'Protein0' 'Protein1' 'Protein2' 'Protein3' 'Protein4' 'Protein5' 'Protein6' 'Protein7' 'Protein8' 0
20 40 60 80 100 120
0 20 40 60 80 100 120 140
'Protein0' 'Protein1' 'Protein2' 'Protein3' 'Protein4' 'Protein5' 'Protein6' 'Protein7' 'Protein8'
濃度
胚の前後軸 ステップ220 時の各遺伝子調節タンパク質の分布
濃度
胚の前後軸 ステップ240 時の各遺伝子調節タンパク質の分布
0 20 40 60 80 100 120
0 20 40 60 80 100 120 140
'Protein0' 'Protein1' 'Protein2' 'Protein3' 'Protein4' 'Protein5' 'Protein6' 'Protein7' 'Protein8' 0
20 40 60 80 100 120
0 20 40 60 80 100 120 140
'Protein0' 'Protein1' 'Protein2' 'Protein3' 'Protein4' 'Protein5' 'Protein6' 'Protein7' 'Protein8'
濃度
胚の前後軸 ステップ260 時の各遺伝子調節タンパク質の分布
濃度
胚の前後軸 ステップ280 時の各遺伝子調節タンパク質の分布
0 20 40 60 80 100 120
0 20 40 60 80 100 120 140
'Protein0' 'Protein1' 'Protein2' 'Protein3' 'Protein4' 'Protein5' 'Protein6' 'Protein7' 'Protein8' 0
20 40 60 80 100 120
0 20 40 60 80 100 120 140
'Protein0' 'Protein1' 'Protein2' 'Protein3' 'Protein4' 'Protein5' 'Protein6' 'Protein7' 'Protein8'
濃度
胚の前後軸 ステップ300 時の各遺伝子調節タンパク質の分布
濃度
胚の前後軸 ステップ320 時の各遺伝子調節タンパク質の分布
0 20 40 60 80 100 120
0 20 40 60 80 100 120 140
'Protein0' 'Protein1' 'Protein2' 'Protein3' 'Protein4' 'Protein5' 'Protein6' 'Protein7' 'Protein8' 0
20 40 60 80 100 120
0 20 40 60 80 100 120 140
'Protein0' 'Protein1' 'Protein2' 'Protein3' 'Protein4' 'Protein5' 'Protein6' 'Protein7' 'Protein8'
濃度
胚の前後軸 ステップ340 時の各遺伝子調節タンパク質の分布
濃度
胚の前後軸 ステップ360 時の各遺伝子調節タンパク質の分布
0 20 40 60 80 100 120
0 20 40 60 80 100 120 140
'Protein0' 'Protein1' 'Protein2' 'Protein3' 'Protein4' 'Protein5' 'Protein6' 'Protein7' 'Protein8' 0
20 40 60 80 100 120
0 20 40 60 80 100 120 140
'Protein0' 'Protein1' 'Protein2' 'Protein3' 'Protein4' 'Protein5' 'Protein6' 'Protein7' 'Protein8'
濃度
胚の前後軸 ステップ380 時の各遺伝子調節タンパク質の分布
濃度
胚の前後軸 ステップ400 時の各遺伝子調節タンパク質の分布
0 20 40 60 80 100 120
0 20 40 60 80 100 120 140
'Protein0' 'Protein1' 'Protein2' 'Protein3' 'Protein4' 'Protein5' 'Protein6' 'Protein7' 'Protein8' 0
20 40 60 80 100 120
0 20 40 60 80 100 120 140
'Protein0' 'Protein1' 'Protein2' 'Protein3' 'Protein4' 'Protein5' 'Protein6' 'Protein7' 'Protein8'
濃度
胚の前後軸 ステップ420 時の各遺伝子調節タンパク質の分布
濃度
胚の前後軸 ステップ440 時の各遺伝子調節タンパク質の分布
0 20 40 60 80 100 120
0 20 40 60 80 100 120 140
'Protein0' 'Protein1' 'Protein2' 'Protein3' 'Protein4' 'Protein5' 'Protein6' 'Protein7' 'Protein8' 0
20 40 60 80 100 120
0 20 40 60 80 100 120 140
'Protein0' 'Protein1' 'Protein2' 'Protein3' 'Protein4' 'Protein5' 'Protein6' 'Protein7' 'Protein8'
濃度
胚の前後軸 ステップ460 時の各遺伝子調節タンパク質の分布
濃度
胚の前後軸 ステップ480 時の各遺伝子調節タンパク質の分布