Development of spatio-temporal analysis method for bioimaging data

• Project/Area Number: 15K00403
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Life / Health / Medical informatics
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Seno Shigeto 大阪大学, 情報科学研究科, 准教授 (30432462)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2015: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: バイオイメージインフォマティクス / バイオインフォマティクス

Outline of Final Research Achievements

In recent years, live imaging of cultured cells and living environments has become possible due to the development of imaging technology. In this study, we attempted to propose a framework for automatic cell tracking, which is potentially accompanied by a series of spatiotemporal analyses, for bioimaging data observed over time under various conditions. The framework consists of a method for tracking the location of cells and estimating their states, and a method for spatiotemporal analysis.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、細胞の認識・細胞の追跡・細胞のパターンの時空間解析の要素技術を開発し、これらをつなぎ合わせた解析を試みた。特に、ケーススタディとして、細胞周期を可視化した細胞動画像の時空間解析や、2種類の細胞が生成する空間的パターンの解析などを行った。これらの方法論は、生命科学への貢献の他、画像取得から解析までを自動化するハイコンテントスクリーニングなど、医療や創薬への応用も期待できると考える。

Research Products

• [Journal Article] The dipeptidyl peptidase-4 (DPP-4) inhibitor teneligliptin enhances brown adipose tissue function, thereby preventing obesity in mice (2018)
  • Author(s): Takeda Kenichiro、Sawazaki Honami、Takahashi Haruya、Yeh Yu-Sheng、Jheng Huei-Fen、Nomura Wataru、Ara Takeshi、Takahashi Nobuyuki、Seno Shigeto、Osato Naoki、Matsuda Hideo、Kawada Teruo、Goto Tsuyoshi
  • Journal Title: FEBS Open Bio Volume: 8 Issue: 11 Pages: 1782-1793
  • DOI: 10.1002/2211-5463.12498
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A Phytol-Enriched Diet Activates PPAR-α in the Liver and Brown Adipose Tissue to Ameliorate Obesity-Induced Metabolic Abnormalities (2018)
  • Author(s): Ji-Yeong An 、Huei-Fen Jheng、Hiroyuki Nagai、Kohei Sanada、Haruya Takahashi、Mari Iwase、Natsumi Watanabe、Young-Il Kim、Aki Teraminami、Nobuyuki Takahashi、Rieko Nakata、Hiroyasu Inoue、Shigeto Seno、et.al
  • Journal Title: Molecular Nutrition & Food Research Volume: - Issue: 6 Pages: 1700688-1700688
  • DOI: 10.1002/mnfr.201700688
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Chromatin 3D reconstruction from chromosomal contacts using a genetic algorithm (2018)
  • Author(s): Viacheslav Kapilevich, Shigeto Seno, Hideo Matsuda, Yoichi Takenaka
  • Journal Title: IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics Volume: - Issue: 5 Pages: 1-1
  • DOI: 10.1109/tcbb.2018.2814995
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Direct cell-cell contact between mature osteoblasts and osteoclasts dynamically controls their functions in vivo (2018)
  • Author(s): Masayuki Furuya、Junichi Kikuta、Sayumi Fujimori、Shigeto Seno、et.al
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 9 Issue: 1 Pages: 300-300
  • DOI: 10.1038/s41467-017-02541-w
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Diagnostic Assessment of Deep Learning Algorithms for Detection of Lymph Node Metastases in Women With Breast Cancer (2017)
  • Author(s): Babak Ehteshami Bejnordi、the CAMELYON16 Consortium (Shigeto Seno(49番目, 総数61))
  • Journal Title: The Journal of the American Medical Association Volume: 318 Issue: 22 Pages: 2199-2199
  • DOI: 10.1001/jama.2017.14585
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Over-expression of PPARα in obese mice adipose tissue improves insulin sensitivity (2017)
  • Author(s): Haruya Takahashi、Kohei Sanada、Hiroyuki Nagai、Yongjia Li、Yumeko Aoki、Takeshi Ara、Shigeto Seno、et.al
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 493 Issue: 1 Pages: 108-114
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.09.067
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bone marrow cavity segmentation using graph-cuts with wavelet-based texture feature (2017)
  • Author(s): Shigeta Hironori、Mashita Tomohiro、Junichi Kikuta、Shigeto Seno、et.al
  • Journal Title: Journal of Bioinformatics and Computational Biology Volume: 15 Issue: 05 Pages: 1740004-1740004
  • DOI: 10.1142/s0219720017400042
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The hepatokine FGF21 is crucial for peroxisome proliferator-activated receptor-α agonist-induced amelioration of metabolic disorders in obese mice (2017)
  • Author(s): Tsuyoshi Goto、Mariko Hirata、Yumeko Aoki、Mari Iwase、Haruya Takahashi、Minji Kim、Yongjia Li、Huei-Fen Jheng、Wataru Nomura、Nobuyuki Takahashi、Chu-Sook Kim、Rina Yu、Shigeto Seno、et.al
  • Journal Title: The Journal of Biological Chemistry Volume: 292 Issue: 22 Pages: 9175-9190
  • DOI: 10.1074/jbc.m116.767590
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] バイオインフォマティクスと機械学習 (2019)
  • Author(s): 瀬尾茂人
  • Organizer: 阪大AI Meet UP
  • Invited
• [Presentation] バイオインフォマティクスのデータマイニング (2018)
  • Author(s): 瀬尾茂人
  • Organizer: 奈良先端科学技術大学院大学DSCトーク
  • Invited
• [Presentation] 細胞画像のセグメンテーション精度向上のための画像類推を用いた学習データ拡張 (2018)
  • Author(s): 赤沢秀樹, 渡邊誓旅, 繁田浩功, 間下以大, 瀬尾茂人, 松田秀雄,
  • Organizer: 画像の認識・理解シンポジウム(MIRU2018)
• [Presentation] 細胞個体の移動傾向の違いを考慮したグローバルデータアソシエーションを用いた細胞追跡手法 (2017)
  • Author(s): 伊藤澄美，瀬尾茂人，繁田浩功，菊田順一，竹中要一，石井優，松田秀雄
  • Organizer: 第112回数理モデル化と問題解決研究発表会
  • Place of Presentation: 岩手県盛岡市
  • Year and Date: 2017-02-27
• [Presentation] 畳み込みニューラルネットワークを用いた脂肪細胞セグメンテーションにおける分割精度改善手法の提案 (2017)
  • Author(s): 薮崎隼人，瀬尾茂人，竹中要一，後藤剛，河田照雄，松田秀雄
  • Organizer: 第112回数理モデル化と問題解決研究発表会
  • Place of Presentation: 岩手県盛岡市
  • Year and Date: 2017-02-27
• [Presentation] A method of bioimage analysis for spatial pattern of cellular interaction and intercalation (2017)
  • Author(s): Shigeto Seno, Masayuki Furuya, Junichi Kikuta, Masaru Ishii, Hideo Matsuda
  • Organizer: ISMB/ECCB 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Analyzing cell migration dynamics from intravital imaging by deformable image matching (2017)
  • Author(s): Hideo Matsuda, Hironori Shigeta, Shigeto Seno, Junichi Kikuta, Masaru Ishii
  • Organizer: ISMB/ECCB 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Clustering of cells for single cell analysis using Latent Dirichlet Allocation (2017)
  • Author(s): Mitsuhiro Eto, Shigeto Seno, Yoichi Takenaka, Hideo Matsuda
  • Organizer: ISMB/ECCB 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A Bone Marrow Cavity Segmentation Method Using Wavelet-Based Texture Feature (2016)
  • Author(s): Hironori Shigeta, Tomohiro Mashita, Junichi Kikuta, Shigeto Seno, Haruo Takemura, Hideo Matsuda, Masaru Ishii
  • Organizer: the 23rd International Conference on Pattern Recognition
  • Place of Presentation: Cancun, Mexico
  • Year and Date: 2016-12-06
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 抗がん剤の薬効評価のための経時観察蛍光画像からのデータマイニング (2016)
  • Author(s): 瀬尾茂人, 間下以大, 竹中要一, 石井優, 松田秀雄
  • Organizer: バイオイメージインフォマティクス・ワークショップ2015
  • Place of Presentation: 九州大学病院キャンパス コラボ・ステーション（福岡県・福岡市）
  • Year and Date: 2016-06-18
• [Presentation] バイオサイエンスのための生体医用画像 (2016)
  • Author(s): 瀬尾茂人
  • Organizer: 生体医用画像研究会第3回若手の会
  • Place of Presentation: 大阪大学シグマホール（大阪府・豊中市）
  • Year and Date: 2016-03-12
  • Invited
• [Presentation] Deep learningを用いた脂肪組織画像における細胞の認識 (2016)
  • Author(s): 水野雄太，瀬尾茂人，渡邊誓旅，竹中要一, 平松拓郎，後藤剛，河田照雄，松田秀雄
  • Organizer: 第107回数理モデル化と問題解決研究発表会
  • Place of Presentation: 山口県健康づくりセンター（山口県・山口市）
  • Year and Date: 2016-03-07
• [Presentation] コンポーネントツリーとデータアソシエーションを用いた細胞追跡手法 (2016)
  • Author(s): 藏重昂平，瀬尾茂人，竹中要一，松田秀雄
  • Organizer: 第107回数理モデル化と問題解決研究発表会
  • Place of Presentation: 山口県健康づくりセンター（山口県・山口市）
  • Year and Date: 2016-03-07
• [Presentation] オプティカルフローを用いた3次元生体イメージングデータからの細胞動態の解析 (2016)
  • Author(s): 藤代昂希, 瀬尾茂人, 竹中要一, 古家雅之, 菊田順一, 石井優, 松田秀雄
  • Organizer: 第201回CVIM研究会
  • Place of Presentation: 金沢工業大学（石川県・野々市市）
  • Year and Date: 2016-03-03
• [Presentation] オプティカルフローとウェーブレット解析を用いた白血球の動態の解析手法 (2016)
  • Author(s): 松原周平, 瀬尾茂人, 西澤 志乃, 菊田 順一, 竹中 要一, 石井 優, 松田 秀雄
  • Organizer: バイオイメージインフォマティクスワークショップ2016
  • Place of Presentation: 大阪府吹田市
• [Presentation] 画像処理とディープラーニングの手法を用いた病理診断支援 (2016)
  • Author(s): 渡邊誓旅, 瀬尾茂人, 竹中要一, 松田 秀雄
  • Organizer: バイオイメージインフォマティクスワークショップ2016
  • Place of Presentation: 大阪府吹田市