がん細胞システムへの影響解明のための高次元統計的モデリング手法の開発

• Project Area: Integrative Systems Understanding of Cancer for Advanced Diagnosis, Therapy and Prevention
• Project/Area Number: 25134713
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 松井 秀俊 九州大学, 数理(科)学研究科(研究院), 助教 (90633305)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2014: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2013: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
• Keywords: トランスオミックス解析 / 繰り返し測定データ解析 / 多変量解析 / 高次元データ / 非線形モデリング

Outline of Annual Research Achievements

生命活動のシステムを同定する上で重要となるオミックス間解析として，DNAのメチル化レベルや発現量，そして代謝産物の検出値のデータから，生命情報の因果関係を明らかにするための統計的手法の構築を行った．計測されたデータの一部は，時間経過あるいは遺伝子座標に応じて繰り返し観測値を得ているため，これらの情報を包括的かつ適切に扱うための統計モデルを構成する必要がある．
まず，DNAのメチル化レベルと，その進行によって減少する転写産物の生成量についての関係をモデル化することで，両者の因果関係を明らかにすることを試みた．DNAメチル化レベルのデータは，複数の遺伝子座標において観測値が得られている．本研究では，メチル化レベルのデータを遺伝子座標の関数とみなし，関数データとして扱った．関数データを対象とした解析は，近年の統計学において繰り返し測定データを解析するための有効な手法として，幅広い分野で適用されている．そして，メチル化データと，転写産物の生成量との関係を，関数回帰モデルによって表現し，モデルに含まれるパラメータを推定し，得られたモデルを評価する方法を提案した．これにより，メチル化レベルと転写産物との関係性を表す係数曲線を得ることができ，遺伝子座標に応じた両者間の関係を考察できる．
また，転写産物と，代謝産物の生成との関係を明らかにするための統計的アプローチも行った．転写産物と代謝の関係性の全体像は非常に複雑な構造を有しているため，本研究ではポリアミン代謝に着目し，主流となる代謝産物を中心とした代謝の関係性をモデル化した．転写産物，代謝産物は共に，時間の繰り返し測定データとして与えられているため，これらの関係を適切に表現するためのモデルを構築すべきであるが，今回計測されたデータは計測時点数が少なかったため，各時点で別個に解析を行った．
上記研究成果は現在論文として執筆中である．

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。

Research Products

• [Journal Article] Mathematical analysis predicts imbalanced IDH1/2 expression associates with 2-HG-inactivating β-oxygenation pathway in colorectal cancer (2015)
  • Author(s): Koseki, J., Colvin, H., Fukusumi, T., Nishida, N., Konno, M., Kawamoto, K., Tsunekuni, K., Matsui, H., Doki, Y., Mori, M. and Ishii, H.
  • Journal Title: International Journal of Oncology Volume: 46 Issue: 3 Pages: 1181-1191
  • DOI: 10.3892/ijo.2015.2833
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Variable selection for varying coefficient models with the sparse regularization (2015)
  • Author(s): Matsui, H. and Misumi, T.
  • Journal Title: Computational Statistics Volume: 30 Issue: 1 Pages: 43-55
  • DOI: 10.1007/s00180-014-0520-3
  • NAID: 120005526397
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Pyruvate kinase M2, but not M1, allele maintains immature metabolic states of murine embryonic stem cells (2015)
  • Author(s): Konno, M., Ishii, H., Koseki, J., Tanuma, N., Nishida, N., Kawamoto, K., Nishimura, T., Nakata, A., Matsui, H., Noguchi, K., Ozaki, M., Noguchi, Y., Shima, H., Gotoh N., Nagano, H., Doki, Y. and Mori, M.
  • Journal Title: Regenerative Therapy Volume: 1 Pages: 63-71
  • DOI: 10.1016/j.reth.2015.01.001
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Variable and boundary selection for functional data via multiclass logistic regression modeling (2014)
  • Author(s): Matsui, H.
  • Journal Title: Computational Statistics and Data Analysis Volume: 78 Pages: 176-185
  • DOI: 10.1016/j.csda.2014.04.015
  • NAID: 120005527740
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Selection of variable and classification boundary by functional logistic regression (2014)
  • Author(s): Matsui, H.
  • Organizer: 7th International Conference of the ERCIM WG on Computational and Methodological Statistics
  • Place of Presentation: University of Pisa
  • Year and Date: 2014-12-05 – 2014-12-09
  • Invited
• [Presentation] Regression models for functional data and variable selection via the sparse regularization (2014)
  • Author(s): 松井秀俊
  • Organizer: 2014年度科研費ワークショップ "Workshop on Statistical Methods for Large Complex Data"
  • Place of Presentation: 筑波大学
  • Year and Date: 2014-11-10 – 2014-11-12
• [Presentation] スパース正則化に基づく関数多変量回帰モデルの推定 (2014)
  • Author(s): 松井秀俊
  • Organizer: 2014年度統計関連学会連合大会
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2014-09-14 – 2014-09-16
• [Presentation] Variable selection in multivariate linear models for functional data (2014)
  • Author(s): Matsui, H.
  • Organizer: 21st Conference on Computational Statistics
  • Place of Presentation: The International Conference Center Geneva
  • Year and Date: 2014-08-19 – 2014-08-22
• [Presentation] 関数データに基づく多変量回帰モデルとスパース正則化による推定 (2014)
  • Author(s): 松井秀俊
  • Organizer: 統計サマーセミナー2014
  • Place of Presentation: 森秋旅館
  • Year and Date: 2014-08-01 – 2014-08-04
• [Remarks] 九州大学-研究者情報
  • URL: http://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/search/details/K004601/index.html