Development of Bayesian modeling approach for trans-omics data to explore inter-organ crosstalks
Publicly Offered Research
| Project Area | Transomic Analysis of Metabolic Adaptation |
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| Project/Area Number |
20H04841
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Biological Sciences
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
島村 徹平 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (00623943)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | 深層学習 / マルチオミクス / 細胞間相互作用 / テンソル因子分解 / 深層生成モデル / ベイズモデル / トランスオミクス / 臓器連関 / 行列因子分解 / スパースモデリング |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、最先端の数理モデリングを基軸として、代謝アダプテーションの臓器横断的理解を加速するための情報解析技術を開発する。本研究の推進により、生命情報を階層別に解析することで生じる情報損失を回避するとともに、分子、細胞、臓器という異なるスケールの情報を繋ぎ、階層間・臓器関の因果律に迫るための情報解析基盤の構築、複雑な生命現象をマルチオミクスとマルチスケールの観点から俯瞰的に思考する新しいパラダイムの創出が期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、最先端の数理モデリングを基軸として、代謝アダプテーションの臓器横断的理解を加速するための情報解析技術を開発する。具体的には、①臓器横断的モジュールを同定するテンソル因子分解モデリング技術・深層学習技術の開発、②臓器連関を可視化するスパースモデリング技術の開発、③モジュールネットワーク構造変化ノードを検出する機械学習技術の開発、という３項目を主たる研究項目として推進する。これら解析技術の有用性を、ヒト臨床サンプル、疾患モデル動物を用いた実験系で検証する。2021年度は以下のような進展があった。（１）臓器横断的モジュールを同定するベイズ因子分解モデル・マルチモーダル深層生成モデルの解析ツールの開発・公開：前年度開発した BALSAMICO および scMM に関して解析結果を論文としてまとめるとともに、解析ツールを github 上に公開した。（２）細胞間相互作用ネットワークを推定する深層生成モデルの開発：一細胞RNA-seqデータと空間トランスクリプトームデータを統合することで、細胞間相互作用ネットワークを推定し、臓器による細胞間コミュニケーションの違いを抽出するための深層生成モデル（deepCOLOR）を開発し、シミュレーションデータおよび実データで開発手法の有用性を検証するとともに、開発技術の検証結果をまとめ、国際科学誌に投稿した。（３）臓器連関を可視化するスパースモデリング技術、およびモジュールネットワーク構造変化ノードを検出する機械学習における解析パイプラインの構築：スパコン上で解析技術を並列化し、高速化する解析パイプラインを構築し、シミュレーションデータおよび実データで有用性を検証した。
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(24 results)
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[Journal Article] Integrated multiomics analysis of hepatoblastoma unravels its heterogeneity and provides novel druggable targets.2020
Author(s)
Sekiguchi M, Seki M, Kawai T, Yoshida K, Yoshida M, Isobe T, Hoshino N, Shirai R, Tanaka M, Souzaki R, Watanabe K, Arakawa Y, Nannya Y, Suzuki H, Fujii Y, Kataoka K, Shiraishi Y, Chiba K, Tanaka H, Shimamura T, Sato Y, Sato-Otsubo A, Kimura S, Kubota Y, Hiwatari M, et al
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Journal Title
NPJ Precis Oncol.
Volume: Jul 7;4:20.
Issue: 1
Pages: 20-20
DOI
Related Report
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[Journal Article] Meta‐Analysis of Gut Dysbiosis in Parkinson's Disease2020
Author(s)
Nishiwaki Hiroshi、Ito Mikako、Ishida Tomohiro、Hamaguchi Tomonari、Maeda Tetsuya、Kashihara Kenichi、Tsuboi Yoshio、Ueyama Jun、Shimamura Teppei、Mori Hiroshi、Kurokawa Ken、Katsuno Masahisa、Hirayama Masaaki、Ohno Kinji
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Journal Title
Movement Disorders
Volume: 35
Issue: 9
Pages: 1626-1635
DOI
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[Journal Article] EXOSC9 depletion attenuates P-body formation, stress resistance, and tumorigenicity of cancer cells.2020
Author(s)
Yoshino S, Matsui Y, Fukui Y, Seki M, Yamaguchi K, Kanamori A, Saitoh Y, Shimamura T, Suzuki Y, Furukawa Y, Kaneko S, Seiki M, Murakami Y, Inoue JI, Sakamoto T.
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Journal Title
Sci Rep
Volume: 10
Issue: 1
Pages: 9275-9275
DOI
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[Journal Article] Coordinated demethylation of H3K9 and H3K27 is required for rapid inflammatory responses of endothelial cells2020
Author(s)
Higashijima Y, Matsui Y, Shimamura T, Nakaki R, Nagai N, Tsutsumi S, Abe Y, Link VM, Osaka M, Yoshida M, Watanabe R, Tanaka T, Taguchi A, Miura M, Ruan X, Li G, Inoue T, Nangaku M, Kimura H, Furukawa T, Aburatani H, Wada Y, Ruan Y, Glass CK, Kanki Y
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Journal Title
The EMBO Journal
Volume: 39
Issue: 7
Pages: 1-1
DOI
NAID
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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