Algorithm development for detecting differentially expressed genes in single-cell RNA-seq
| Project/Area Number |
21K15078
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 43060:System genome science-related
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
井内 仁志 早稲田大学, 理工学術院総合研究所(理工学研究所), 次席研究員(研究院講師) (00851122)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 1細胞遺伝子発現解析 / 擬時間解析 / フーリエ変換 / 発生 / 擬時間 / 遺伝子発現解析 / 時系列データ |
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| Outline of Research at the Start |
近年、1細胞遺伝子発現解析によって発生の過程における遺伝子発現パターンの変化をモデル化することで、それぞれの細胞の擬時間と発生の過程を推定する解析が頻繁に行われている。擬時間と発生過程を推定した次のステップとして、細胞運命分岐後の細胞種間で異なる発現変動を示す遺伝子の抽出が重要であると考えられる一方、そのためのアルゴリズムは限られていた。そこで本研究では、スプライン回帰による細胞運命分岐後の細胞種間における発現変動遺伝子検出アルゴリズムを開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、発生や刺激に伴う細胞状態の変化を1細胞遺伝子発現解析によってモデル化することで、細胞状態の推移の進捗度合いを計算する擬時間解析が行われている。擬時間を推定した次のステップとして、細胞運命が分岐した細胞種間で異なる発現パターンを示す遺伝子の抽出をしたいというニーズがある。ここで、擬時間を計算するアルゴリズムは多数発表されている一方、擬時間ベースで発現変動遺伝子を抽出するアルゴリズムは限られていた。本研究の目的は、フーリエ変換を用いた擬時間ベースの発現変動遺伝子検出アルゴリズムを開発である。
擬時間軸における発現変動遺伝子検出アルゴリズムの開発のために以下の研究を行った。
(1) アルゴリズムの実装と高速化を行った。並列化やメモリ管理の最適化によって市販のコンピューターで解析できるレベルのスピードを達成した。
(2) シミュレーションデータを用いて性能比較を行った。今後、別のシナリオでの比較も行う必要はあるものの、今回比較した多くの条件で既存手法をアウトパフォームした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
実装はすでに完了しており、いくつかのシナリオで既存手法をアウトパフォームしたことを確認している。
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| Strategy for Future Research Activity |
プログラムの高速化をした後にパッケージとして公開する。同時に引き続きシミュレーションデータでの性能比較を行い、実データの解析を行なっていく。
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Report
(2 results)
Research Products
(4 results)
