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薬剤投与により変化する細胞内ダイナミクスの解析

Publicly Offered Research

Project AreaRegulation of signal transduction by post-translational modifications and its pathogenic dysregulation
Project/Area Number 25117727
Research Category

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

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

野村 真樹  京都大学, iPS細胞研究所, 特定研究員 (90552688)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2014: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2013: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords単一細胞遺伝子発現 / 状態遷移 / 力学系 / トポロジカルデータ解析 / 単一細胞遺伝子発現計測
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、多くの計測時間で得られた単一細胞遺伝子発現データを用いて、細胞の状態遷移と力学構造の関係を調べる事である。本研究ではアルゴリズムの開発とそれを用いた単一細胞RNAseqデータの解析を行った。
・アルゴリズムの開発
本研究で取り扱う単一細胞遺伝子発現データは細胞を破壊して計測するため、同一細胞の時系列変化を追うことが出来ない。その為、データ点の近さ関係を定義してデータ点をつなぐことで擬似的な時間変化を可視化するプログラムの開発を行った。擬似的な時間に並べたサンプルを用いて遺伝子発現量の相関関係の変化を追うプログラムの開発を行った。本研究遂行中に単一細胞RNAseqで計測した遺伝子発現量は細胞周期の影響を強く受けている可能性が示唆された。そこで、遺伝子間の発現量の関係性を調べるために計算トポロジーを用いた非線形解析手法を提案しプログラムの開発を行った。
・単一細胞RNAseqデータへの適用
iPS細胞から心筋細胞へ分化させた細胞サンプルから、単一細胞RNAseqを用いて遺伝子の発現量を計測した。データの解析には本研究で開発したプログラムを用いた。解析の結果、同一の分化誘導日でも分化誘導効率に起因すると考えられる細胞の不均一性が認められた。また、全サンプルを少数サンプルに分割した後、おのおのに対してWGCNAと呼ばれている階層的クラスタリングを適用して強く相関している遺伝子モジュールを同定した。Jaccard Indexを用いて遺伝子モジュールの近さを判定し、遺伝子モジュールネットワークを構築した。その結果、細胞の分化に伴う遺伝子発現モジュールの動的な変化が観察された。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2015 2014 2013 Other

All Presentation (10 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Presentation] Gene correlation dynamics during cardiac differentiation at single cell level2015

    • Author(s)
      M. Nomura, M. Nakamura, N. Amano, S. Funakoshi, C. Okubo, S. Yamanaka, Y. Yoshida and A. Watanabe
    • Organizer
      2nd International Symposium on Protein Modifications in Pathogenic Dysregulation of Signaling
    • Place of Presentation
      The Auditorium The Institute of Medical Science, The University of Tokyo, Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2015-01-23 – 2015-01-24
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Topological Whole Transcriptome Analysis of iPS Cells at Single Cell Levels2015

    • Author(s)
      M. Nomura S. Yamanaka and A. Watanabe
    • Organizer
      The 18th Takeda Science Foundation Symposium on Bioscience
    • Place of Presentation
      Center for Learning and Innovation Takeda Pharmaceutical Company Ltd., Osaka, Japan
    • Year and Date
      2015-01-15 – 2015-01-17
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Topological Transcriptome Analysis of iPS Cells at Single Cell Levels2014

    • Author(s)
      M. Nomura, M. Nakamura, S. Arai, Y. Hashimoto, S. Yamanaka and A. Watanabe
    • Organizer
      International Conference on Systems Biology 2014
    • Place of Presentation
      Melbourne Convention Centre, Melbource, Australia
    • Year and Date
      2014-09-15 – 2014-09-17
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 単一細胞RNA-seq データのスナップショット的活用2013

    • Author(s)
      野村真樹
    • Organizer
      定量生物の会 第6回年回
    • Place of Presentation
      大阪大学・銀杏会館
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 薬剤投与により変化する細胞内ダイナミクスの解析

    • Author(s)
      野村真樹
    • Organizer
      「修飾シグナル病」 第3回領域推進会議
    • Place of Presentation
      東京大学・医科学研究所
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Single-cell RNA-seq and Bioinformatics

    • Author(s)
      Masaki Nomura
    • Organizer
      ICSB2013 The 14th International Conference on Systems Biology
    • Place of Presentation
      Tivoli Congress Center Copenhagen
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Biological Significance of Heterogeneity in iPS Cells by Single Cell Transcriptome Analysis

    • Author(s)
      Masaki Nomura
    • Organizer
      International Workshop on Quantitative Biology 2013
    • Place of Presentation
      大阪大学・銀杏会館
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 単一細胞RNA-seq データのトポロジカルな解析

    • Author(s)
      野村真樹
    • Organizer
      第36回分子生物学会
    • Place of Presentation
      神戸国際展示場
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] スナップショット単一細胞RNA-seqデータで予測する動的な遺伝子発現制御

    • Author(s)
      野村真樹
    • Organizer
      第2回修飾シグナル病若手ワークショップ
    • Place of Presentation
      伊香保温泉「雨情の湯 森秋旅館」
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 単一細胞RNA-seqデータのトポロジカルデータ解析

    • Author(s)
      野村真樹
    • Organizer
      「修飾シグナル病」第3回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学・医科学研究所
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Book] 実験医学2014

    • Author(s)
      中村正裕、野村真樹、溝曽路祥孝、吉田善紀、渡辺 亮
    • Total Pages
      151
    • Publisher
      羊土社
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Remarks] 修飾シグナル病・研究成果

    • URL

      http://shushoku-signal.com/result/index.html

    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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