国立大学法人九州工业大学 大学院情报工学研究院的滨野桃子副教授等人的研究团队，与国立大学法人东海国立大学机构 名古屋大学大学院情报学研究科的山西芳裕教授通过共同研究，针对不需经过iPS细胞※1，将细胞直接转换为其他种类细胞的「直接重新编程（Direct Reprogramming）※2」，开发了一项能够预测诱导该过程之最佳小分子化合物※3组合的全新方法。 重点 - 开发了一项AI技术，可预测能诱导体细胞直接转换为其他种类细胞（直接重新编程）的小分子化合物。 - 通过仿真重现细胞转换过程，并将其分类为初期、中期、后期等多个阶段，成功预测出适合各个阶段的小分子化合物组合。 - 该提案方法预期将有助于再生医疗等领域中，细胞治疗所需之细胞制备效率的提升与安全性的强化。 本研究团队开发了一项AI技术，用于预测能诱导体细胞直接转换为其他类型细胞（直接重新编程）的小分子化合物（如药物或化学物质等）。在直接重新编程领域中，目前强烈需要创建一种使用高安全性小分子化合物来诱导细胞转换的方法。因此，在本次提出的方法中，团队开发出能够针对细胞转换的每个阶段，简便预测所需小分子化合物的AI技术。首先，从单细胞等级的基因表现数据出发，通过仿真重现了直接重新编程的诱导过程。接着，将细胞转换的过程分为初期、中期、后期等阶段，通过调查各阶段变化的基因表现模式，阐明了细胞转换的动态分子机制。最后，利用优化算法，成功预测了控制各阶段动态分子机制的小分子化合物组合。通过本提案方法，将能够简便地预测出阶段性诱导直接重新编程的小分子化合物，预期未来可促进再生医疗领域中细胞制备的效率提升及安全性强化。 本研究成果将于2026年5月18日在《Communications Chemistry》上公开发表。 ■ 研究的背景与经过 直接重新编程是一种不需要经过如iPS细胞般未分化状态，直接将身体细胞转换为其他种类细胞的技术。由于能在短时间内以低成本制备细胞，被寄予厚望成为担纲未来再生医疗的创新技术。然而，传统方法是通过将编码转录因子的基因导入原始细胞中来进行诱导，这会带来因基因导入所引起的细胞致癌风险。为了避免致癌风险，使用小分子化合物（药物或化学物质等）进行直接重新编程的方法正受到广泛关注（图1）。 以实验方式鉴定诱导直接重新编程的最佳小分子化合物组合，需要庞大的实验成本，且极为困难。此外，利用小分子化合物的诱导法由于细胞转换效率低于导入转录因子的方法，导致开发进度落后，过去的开发主力多集中于使用转录因子的手法。因此，目前迫切需要一种技术，能够有效活用近年来累积的生命科学大数据，从单细胞等级掌握细胞转换的诱导过程，并鉴定出能控制细胞转换机制的小分子化合物。 图1：利用小分子化合物将细胞直接转换为其他种类细胞的直接重新编程（部分插图引用自TogoTV） ■ 研究的内容 九州工业大学大学院情报工学研究院的滨野桃子副教授、伊藤绿风研究生（当时）、川崎瞭太研究生（当时）、渡边辉研究生、松尾有纱研究生等人的研究团队，与名古屋大学大学院情报学研究科的山西芳裕教授进行共同研究，开发了能够预测诱导直接重新编程之小分子化合物的AI模型。 在本研究的提案方法中，首先通过仿真重现了直接重新编程的诱导过程。接着，将细胞转换的过程区分为初期、中期、后期等阶段，并通过调查各阶段变化的基因表现模式，阐明了细胞转换的动态分子机制。最后，利用优化算法，预测出能够控制随阶段变化的细胞转换分子机制的小分子化合物组合（图2）。 图2：预测阶段性诱导直接重新编程之小分子化合物组合的提案方法 对直接重新编程被诱导的过程进行了仿真。将细胞转换过程分为初期、中期、后期等阶段，并通过调查各阶段变化的基因表现模式，阐明了细胞转换的动态分子机制。