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1細胞ラマン分光イメージングに基づく細胞場の分子データ科学

Publicly Offered Research

Project AreaChemical Approaches for Miscellaneous / Crowding Live Systems
Project/Area Number 18H04530
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

小松崎 民樹  北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (30270549)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2019-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Keywords1分子計測(SMD) / ラマン分光イメージング / 細胞環境場 / 情報理論
Outline of Annual Research Achievements

1細胞ラマン分光イメージングは、非破壊かつ非侵襲に、小分子からタンパク質の分子情報を網羅的に評価し、細胞場の環境変動を反映するビックデータを提供する。しかしながら、「膨大なスペクトルデータから、如何にして細胞場の環境の化学的多様性、変動度を定量できるか」は未開拓状態である。本研究課題では、1細胞ラマン分光イメージングに基づいて、膨大なスペクトルデータから背後の細胞場の化学多様性および環境変動を定量する分子データ解析技術を開発し、細胞場の物理化学的理解を目指し、細胞場の環境変動が細胞の状態や機能に及ぼす影響を体系的に明らかにすることを目的として研究を遂行した。

我々はC型、B型肝炎とともに三大肝疾患のひとつである非アルコール性脂肪性肝疾患(NAFLD)の線維症を予測するラットモデルを対象に、ラマンスペクトル画像が張る高次元空間を次元削減することでデータ構造を可視化するアルゴリズムならびにアンサンブル機械学習のひとつであるランダムフォレストに基づく病理診断に重要なラマンシフト群の同定を行う方法論を各々開発し、まだ組織学的な病理が観察されていない初期段階でも組織状態を見分ける情報解析技術を考案した。この方法は、細胞や組織のミクロ場の差異をラマン分光イメージングで定量することで、まだ組織学的な変化がみられない初期段階においても、細胞診断が可能であることを示すものであり、今後、その動態の定量などを可能とする方法論の開拓が望まれる。

Research Progress Status

30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2018

All Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 3 results)

  • [Presentation] Understanding cell colony dynamics from images using velocity extraction and analysis2018

    • Author(s)
      Sulimon Sattari, Tamiki Komatsuzaki, Schuyler B. Nicholson and Jason R. Green
    • Organizer
      理研シンポジウム「細胞システムの動態と論理X」
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 1細胞ラマン分光イメージングと情報科学の高度融合を目指して2018

    • Author(s)
      小松崎 民樹
    • Organizer
      ImPACT合田プログラム Serendipityセミナー
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 1細胞ラマン分光イメージングに基づく細胞場の分子データ科学2018

    • Author(s)
      小松崎 民樹
    • Organizer
      新学術領域研究「分子夾雑化学」 分子夾雑の生命化学 第二回領域会議
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 新概念コンピューティングとは?2018

    • Author(s)
      小松崎 民樹
    • Organizer
      平成30年度北海道大学公開講座「去る時代、来る時代を考える」
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] How One can Extract Energy Landscape from Single -Molecule Time Series under the Existence of Noise?2018

    • Author(s)
      Tamiki Komatsuzaki
    • Organizer
      Biophysical Dynamics
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Machine Learning Approaches to Raman Micro-spectroscopic Images2018

    • Author(s)
      Helal Khalifa Mohammad, Cahyadi Harsono, Taylor J. Nicholas, Okajima Akira, Kumamoto Yasuaki, Tanaka Hideo, Harada Yoshinori, Komatsuzaki Tamiki
    • Organizer
      第56回日本生物物理学会年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2019-12-27  

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