Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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。
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。
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2022 2021 2020
All Journal Article (12 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results, Peer Reviewed: 11 results, Open Access: 11 results) Presentation (12 results) (of which Invited: 12 results)
PLOS ONE
Volume: 17(5) Issue: 5 Pages: e0268321-e0268321
10.1371/journal.pone.0268321
Cell Reports Methods
Volume: 1(5) Issue: 5 Pages: 100071-100071
10.1016/j.crmeth.2021.100071
Nature Communications
Volume: 12(1) Issue: 1 Pages: 7280-7280
10.1038/s41467-021-27574-0
BMC Genomics
Volume: 22 Issue: 1 Pages: 104-104
10.1186/s12864-021-07401-y
Bioinformatics
Volume: - Issue: 11 Pages: 873-873
10.1093/bioinformatics/btaa873
mSystems
Volume: 5 Issue: 6
10.1128/msystems.00797-20
BMC Bioinformatics
Volume: 21(Suppl 13) Issue: S13 Pages: 393-393
10.1186/s12859-020-03671-7
Translational psychiatry
Volume: 10 Issue: 1 Pages: 1-15
10.1038/s41398-020-00917-z
NPJ Precis Oncol.
Volume: Jul 7;4:20. Issue: 1 Pages: 20-20
10.1038/s41698-020-0125-y
Movement Disorders
Volume: 35 Issue: 9 Pages: 1626-1635
10.1002/mds.28119
Sci Rep
Volume: 10 Issue: 1 Pages: 9275-9275
10.1038/s41598-020-66455-2
The EMBO Journal
Volume: 39 Issue: 7 Pages: 1-1
10.15252/embj.2019103949
120006902140