| Project/Area Number |
19J13071
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 43060:System genome science-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
真野 智之 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | 組織透明化 / クラウドコンピューティング / システム生物学 / データベース / 脳レジストレーション / クラウド |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、生体組織透明化技術による組織三次元イメージングを支援するためのデータ解析手法の開発・改良に取り組む。具体的には、異なる個体に由来する三次元組織を位置合わせする計算(レジストレーションと呼ぶ)のアルゴリズム改良に取り組み、より定量的に組織の比較を可能とするデータ解析手法を開発する。本研究では、point cloud（点群）と呼ばれるデータ形式を用いた非従来的なアプローチをとることで、細胞解像度での極めて高い精度を持った生体組織のレジストレーションの実現を目指す。これにより、生体組織透明化技術による組織三次元イメージングによる個体システム理解のための基礎となる解析手法の実現を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，組織透明化技術によって得られたマウス全脳イメージングデータをより精緻に解析するためのアルゴリズム・ソフトウェアの開発を進めている．前年度までの研究で，形状が微妙に異なる複数の脳を正確に位置合わせする計算（＝レジストレーション）の手法を開発した．本手法は高い精度でマウス脳を位置合わせすることができるが，多大な計算資源を必要とし，実験で得られる数十個の脳を解析するには一般的な計算機環境では困難があった．そこで，本年度は，パブリッククラウドを活用することで簡便に大規模な全脳解析を実現することを目的とし，新たなプログラムの開発に着手した（CUBIC-Cloud と命名）．CUBIC-Cloud では，計算機科学が専門でない生物学者・神経科学者でも全脳の解析が実施できるよう，直感的な Graphical User Interface (GUI) を提供している．CUBIC-Cloud を使うことで，研究者は多数のマウス脳のレジストレーションを行うだけでなく，結果を三次元のビューアーで可視化したり，定型的な定量化とグラフの作成をクラウド上で実施することができる．
さらに，CUBIC-Cloud の実用的応用として，100個以上のマウス全脳の様々な解析を実施した．そのひとつとして，マウスの発達における Parvalbumin (PV) 陽性神経細胞の発現変化を解析した．3週から2年までの10の発達段階におけるマウス脳を採取しCUBIC-Cloudを用いて解析を行った．これにより，初期の発達や老齢によってPVの発現が大きく変化する脳領域を特定することに成功した．
上記で述べた研究成果の一部をまとめた論文を Cell Reports Methods 誌に投稿し，査読を経たのち2021年4月15日付けで論文が受理された．
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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