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The Correspondence Between Raman Spectra and Omics

Research Project

Project/Area Number 17J08992
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Life / Health / Medical informatics
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

小林 鉱石  東京大学, 総合文化研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywordsラマン分光 / トランスクリプトーム / 機械学習 / マイクロ流体デバイス
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、1細胞のラマンスペクトルから細胞状態を同定し、オミクスにより分子的に理解することを目的としている。
本年度は、機械学習の手法を用い、細胞のラマンスペクトルから非破壊でトランスクリプトーム状態を推定できることを示し、特許出願をするとともに論文誌に投稿した。招待講演を含む複数の国際会議にも積極的に参加し、成果を宣伝した。また、マイクロ流体デバイスを使った生細胞のラマンタイムラプス計測を実現した。
ラマンスペクトルとオミクスデータの対応においては、昨年度の分裂酵母と大腸菌株に続き、異なる薬剤耐性を持つ黄色ブドウ球菌株に対して本手法が有効であることを示した。また、マウスの脳組織切片の空間分解ラマンスペクトルと対応する空間分解トランスクリプトームデータの対応を1細胞レベルで確認し、本手法が微生物のみならず哺乳類細胞でも組織レベルでも成り立つことを確認した。
マイクロ流体デバイスを使ったタイムラプス計測においては、流体デバイスで一般的に使われる高分子ポリマーのPDMSからのバックグラウンドシグナルを低減すべく、デバイスの改良を行った。結果、分裂酵母とラットの肝臓癌化細胞において、環境変動を与えた際のラマンスペクトルの変遷や細胞個性の評価に成功した。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Linear Regression Links Transcriptomic Data and Cellular Raman Spectra2018

    • Author(s)
      Kobayashi-Kirschvink, K. J., Nakaoka, H., Oda, A., Kamei, K. F., Nosho, K., Fukushima, H., Kanesaki, Y., Yajima, S., Masaki, H., Ohta, K., Wakamoto, Y.
    • Journal Title

      Cell Systems

      Volume: 7 Issue: 1 Pages: 104-117

    • DOI

      10.1016/j.cels.2018.05.015

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Non-destructive prediction of transcriptomic profiles by Raman microscopy2019

    • Author(s)
      Koseki Kobayashi-Kirschvink
    • Organizer
      American Physical Society March Meeting
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Non-destructive prediction of transcriptomic profiles by Raman microscopy2019

    • Author(s)
      Koseki Kobayashi-Kirschvink
    • Organizer
      Gordon Research Conference
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Non-destructive prediction of transcriptomes from single-cell Raman spectra2018

    • Author(s)
      Koseki J. Kobayashi-Kirschvink, Hidenori Nakaoka, Arisa Oda, Ken-ichiro F. Kamei, Kazuki Nosho, Hiroko Fukushima, Yu Kanesaki, Shunsuke Yajima, Haruhiko Masaki, Kunihiro Ohta, Yuichi Wakamoto
    • Organizer
      62nd Biophysics Annual Meeting
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Linking transcriptomes and single-cell Raman spectra: Towards in-vivo omics analysis2018

    • Author(s)
      Koseki J. Kobayashi-Kirschvink, Hidenori Nakaoka, Arisa Oda, Ken-ichiro F. Kamei, Kazuki Nosho, Hiroko Fukushima, Yu Kanesaki, Shunsuke Yajima, Haruhiko Masaki, Kunihiro Ohta, Yuichi Wakamoto
    • Organizer
      Winter Q-bio
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The Correspondence Between Single-Cell Raman Spectra and Transcriptomes2017

    • Author(s)
      Koseki J. Kobayashi-Kirschvink, Hidenori Nakaoka, Arisa Oda, Kunihiro Ohta, Yuichi Wakamoto
    • Organizer
      Single-Cell Biophysics: Measurement, Modulation, and Modeling
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Patent(Industrial Property Rights)] トランスクリプトーム推定装置およびトランスクリプトーム 推定方法2018

    • Inventor(s)
      小林鉱石、若本祐一
    • Industrial Property Rights Holder
      小林鉱石、若本祐一
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2017-234164
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] トランスクリプトーム推定装置およびトランスクリプトーム推定方法2017

    • Inventor(s)
      若本祐一、小林鉱石
    • Industrial Property Rights Holder
      若本祐一、小林鉱石
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2017-234164
    • Filing Date
      2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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