マルチスケール精神疾患データの疎性モデリング解析
Publicly Offered Research
| Project Area | Constructive understanding of multi-scale dynamism of neuropsychiatric disorders |
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| Project/Area Number |
21H00179
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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 | Tohoku University |
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Principal Investigator |
田宮 元 東北大学, 医学系研究科, 教授 (10317745)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | ゲノムコホート / 高次元変数選択 / 遺伝子×環境相互作用 / 機械学習 / 人工知能 / ゲノム解析 / ビッグデータ / 高次元変数選択法 |
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| Outline of Research at the Start |
疾患発症に効果を持つ環境因子と遺伝子を同定するためのゲノムコホートデータは、サンプル数に対して推定すべきパラメータの数が圧倒的に多いいわゆる小標本高次元の特徴を持ち、典型的なスパース（疎性）データである。このようなデータから、柔軟かつ高速に効果因子を抽出するために、疎性モデリングを利用した遺伝統計ソフトウェアプログラムを開発済みである。それらを、実際に国内最大級の前向きゲノムコホートのデータ（横断および前向き）の分析に適用して、健康診断値変化（量的データ）および疾患発症（二値データ）に寄与する相互作用候補を同定する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
疾患発症に効果を持つ環境因子と遺伝子を同定するためのゲノムコホートデータは、サンプル数に対して推定すべきパラメータの数が圧倒的に多いいわゆる小標本高次元の特徴を持ち、典型的なスパース（疎性）データである。このようなデータから、柔軟かつ高速に効果因子を抽出するために、疎性モデリングを利用した遺伝統計ソフトウェアプログラムを開発済みである。それらを、実際に国内最大級の前向きゲノムコホートのデータ（横断および前向き）の分析に適用して、健康診断値変化（量的データ）および疾患発症（二値データ）に寄与する相互作用候補をリストアップすることを目的としている。令和4年度には、これまでの研究で開発してきた超高次元変数選択法ソフトウェアを、東北メディカル・メガバンクのゲノムコホートからの精神健康状態に関するマルチスケールデータへ適用して、遺伝子×遺伝子ならびに遺伝子×環境相互作用の解析を実行し、リスク予測を進めてきた。全相互作用効果の周辺回帰スクリーニングとそれに引き続く罰則回帰による変数選択を組み合わせた高次元変数選択の枠組み（SIS）ならびに、周辺回帰ランキング統計量を重みに用いたリッジ回帰の枠組み（STMGP）を、実データに大規模に適用した。また、HSIC-Lassoなどを用いて非線形のマルチスケールデータからの柔軟な特徴抽出を行った。前年度の計算結果について、UKバイオバンクのような大規模な海外の前向きゲノムコホート、また、JMICのような国内の大規模な前向きゲノムコホートを用いた検証を行っており、すべての集団について前向きに取得された疾患データや健康診断データを利用し、これらの応答変数に対して効果を持つ相互作用を検索した。これらの手順を繰り返すことで、疾患感受性に寄与する相互作用候補をリストアップした。
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| Research Progress Status |
令和4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4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
(25 results)
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[Journal Article] Construction of a trio-based structural variation panel utilizing activated T lymphocytes and long-read sequencing technology.2022
Author(s)
Otsuki A, Okamura Y, Ishida N, Tadaka S, Takayama J, Kumada K, Kawashima J, Taguchi K, Minegishi N, Kuriyama S, Tamiya G, Kinoshita K, Katsuoka F, Yamamoto M.
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Journal Title
Commun Biol.
Volume: 5
Issue: 1
Pages: 991-991
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] A patient with early-onset SMAX3 and a novel variant of ATP7A2022
Author(s)
Shibuya M, Yaoita H, Kodama K, Okubo Y, Endo W, Inui T, Togashi N, Takayama J, Tamiya G, Kikuchi A, Kure S, Haginoya K.
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Journal Title
Brain and Development
Volume: 44
Issue: 1
Pages: 63-67
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] Identification and Validation of Combination Plasma Biomarker of Afamin, Fibronectin and Sex Hormone-Binding Globulin to Predict Pre-eclampsia2021
Author(s)
Uchida Y, Higuchi T, Shirota M, Kagami S, Saigusa D, Koshiba S, Yasuda J, Tamiya G, Kuriyama S, Kinoshita K, Yaegashi N, Yamamoto M, Terasaki T, Sugawara J
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Journal Title
Biological and Pharmaceutical Bulletin
Volume: 44
Issue: 6
Pages: 804-815
DOI
NAID
ISSN
0918-6158, 1347-5215
Year and Date
2021-06-01
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Japonica Array NEO with increased genome-wide coverage and abundant disease risk SNPs2021
Author(s)
Sakurai-Yageta M, Kumada K, Gocho C, Makino S, Uruno A, Tadaka S, Motoike I N, Kimura M, Ito S, Otsuki A, Narita A, Kudo H, Aoki Y, Danjoh I, Yasuda J, Kawame H, Minegishi N, Koshiba S, Fuse N, Tamiya G, Yamamoto M, Kinoshita K.
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Journal Title
The Journal of Biochemistry
Volume: 170
Issue: 3
Pages: 399-410
DOI
NAID
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] A cross-population atlas of genetic associations for 220 human phenotypes2021
Author(s)
Sakaue S, Kanai M, Tanigawa Y, Karjalainen J, Kurki M, Koshiba S, Narita A, Konuma T, Yamamoto K, Akiyama M, Ishigaki K, Suzuki A, Suzuki K, Obara W, Yamaji K, Takahashi K, Asai S, Takahashi Y, Suzuki T, Shinozaki N, Yamaguchi H, Minami S, Murayama S, Yoshimori K, Nagayama S, Obata D, Higashiyama M, Masumoto A, et al.
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Journal Title
Nature Genetics
Volume: 53
Issue: 10
Pages: 1415-1424
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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