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環境資源科学研究センター環境代謝分析研究チーム

チームリーダー菊地淳（Ph.D.）

English Page

研究概要

当チームでは、これまで培ってきたNMR法による低分子代謝物群、高分子バイオマス群計測に加え、無機元素群および微生物群集の分析技術を高度化し、データサイエンスおよび機械学習を駆使した数理科学的手法により、各種生物種が担う物質代謝を俯瞰する新しい環境分析科学の展開を狙っています。特に化学資源の有効利用化へと貢献するために、実験室系、産業（農林水産および工業）プロセス、自然環境（水陸および宇宙空間）を問わず分析対象とし、これらの資源利用に関わる国際連携および産学連携を積極的に推進しています。

研究主分野

複合領域

研究関連分野

化学
農学
情報学
環境学
総合理工
数物系科学
総合生物
生命・健康・医療情報学
環境動態解析
水圏生命科学

キーワード

環境分析
データサイエンス
磁気共鳴
共生
恒常性

主要論文

1. Ito, K., Xu, X. and Kikuchi, J.^*
"Improved Prediction of Carbonless NMR Spectra by the Machine Learning of Theoretical and Fragment Descriptors for Environmental Mixture Analysis"
Anal. Chem. 93, 6901-6906 (2021).
2. Kikuchi, J.^* and Yamada, S.
"The exposome paradigm to predict environmental health in terms of systemic homeostasis and resource balance based on NMR data science"
RSC Adv. 11, 30426-30447 (2021).
3. Ichihashi, Y.^*, Date, Y., Shino, A., Shimizu, T., Shibata, A., Kumaishi, K., Funahashi, F., Wakayama, K., Yamazaki, K., Um,ezawa, A., Sato, T., Kobayashi, M., Kamimura, M., Kusano, M., Che, F.-S., O’Brien, M., Tanoi, K., Hayashi, M., Nakamura, R., Shirasu, K., Kikuchi, J. and Nihei, N.
"Multi-omics analysis on an agroecosystem reveals the significant role of organic nitrogen to increase agricultural crop yield"
Proc. Natl. Acad. Sci. USA117, 14552-14560 (2020).
4.Mega, R., Abe, F., Kim, J.-S., Tsuboi, Y., Tanaka, K., Kobayashi, H., Sakata, Y., Hanada, K., Tsujimoto, H., Kikuchi, J., Cutler, S. R. and Okamoto, M.^*
"Tuning water use efficiency and drought tolerance in wheat using ABA receptors"
Nature Plants 5, 153-159 (2019).
5.Ito, K., Obuchi, Y., Chikayama, E., Date, Y. and Kikuchi, J.^*
"Exploratory machine-learned theoretical chemical shifts can closely predict metabolic mixture signals"
Chem. Sci. 9, 8213-8220 (2018).
6. Date, Y.* and Kikuchi, J.^*
"Application of a deep neural network to metabolomics studies and its performance in determining important variables"
Anal. Chem. 90, 1805-1810 (2018).
7. Oita, A., Oshima, T., Tsuboi, Y., Moriya, S., Date, Y. and Kikuchi, J.^*
"Profiling physicochemical and planktonic features from discretely/continuously sampled surface water"
Sci. Total Environ. 636, 12-19 (2018).
8. Komatsu, T., Ohishi, R., Shino, A. and Kikuchi, J.^*
"Structure and metabolic flow analysis of molecular complexity in 13C-labeled tree by 2D and 3D-NMR"
Angew. Chem. Int. Ed. 55, 6000-6003 (2016).
9. Furusawa, Y., Obata, Y., Fukuda, S.^*, Endo, T., Nakato, G., Takahashi, D., Nakanishi, Y., Uetake, C., Kato, K., Kato, T., Takahashi, M., Fukuda, N., Murakami, S., Miyauchi, E., Hino, S., Atarashi, K., Onawa, S., Fujimura, Y., Lockett, T., Clarke, J. M., Topping, D. L., Tomita, M., Hori, S., Ohara, O., Morita, T., Koseki, H., Kikuchi, J., Honda, K., Hase, K.^* and Ohno, H.
"Commensal microbe-derived butyrate induces colonic regulatory T cells"
Nature 504, 446-450 (2013).
10. Fukuda, S., Toh, H., Hase, K., Nakanishi, Y., Oshima, K., Yoshimura, K., Tobe, T., Clarke, J. M., Topping, D. L., Suzuki, T., Taylor, T. D., Itoh, K., Kikuchi, J., Morita, H., Hattori, M.^* and Ohno, H.^*
"Bifidobacteria protect from enteropathogenic infection through production of acetate"
Nature 469, 543-547 (2011).