2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Informatics technologies for identification and analysis of singularity cells
| Project Area | Singularity biology |
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| Project/Area Number |
18H05412
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
大浪 修一 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (50348843)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Keywords | 画像認識 / データプラットフォーム / 深層学習 / ライブイメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. シンギュラリティ細胞を同定するインフォマティクス技術の開発
「1-1. オブジェクト認識依存型のシンギュラリティ細胞同定法の開発」として、A03生物班が標的とする組織や個体等のイメージングデータに含まれる全細胞の細胞特徴量の時空間ダイナミクスを、1細胞レベルで認識するオブジュエクト認識アルゴリズムの開発のために、A03生物班各班が研究対象とする生命現象について、各班と詳細な議論をした。それぞれの生命現象におけるシンギュラリティ細胞の同定やシンギュラリティ現象の解析のためにどのような画像データが必要か、また、どのような情報科学的解析手法が必要かについて、詳細な議論をし、情報解析技術の開発のロードマップを作成した。また、4D顕微鏡ライブイメージングデータから細胞核および細胞膜の動態を定量的に計測する画像認識ソフトウェアの性能向上のため、深層学習技術を用いて、S/N比が高い顕微鏡画像データからS/N比の高い顕微鏡画像に自動画像補正するソフトウェアを開発した。
2. シンギュラリティ生物学のためのデータプラットフォームの開発
「2-1. データ保管プラットフォームの開発」として、オリジナルデータおよびそれらのメタ情報を、班単位、班内での研究単位、実験単位等で管理・運用するためのデータプラットフォームに使用する計算機を購入し設置を行った。また、画像データおよび生命動態定量データの共有のために使用する基盤ソフトウェアの導入を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り、A03生物班各班が研究対象とする生命現象について詳細に理解し、画像認識、情報解析を担当する解析班の立場と、生物班が実際に解明したい生物学的Question、および計測技術の技術的な限界を考慮して、それぞれ最適な結論を導き出すことに成功した。その結果、今後の開発のマイルストーンを明確に設定できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画通り開発を進めていく。2019年度については下記を進める。
1.シンギュラリティ細胞を同定するインフォマティクス技術の開発
「1-1. オブジェクト認識依存型のシンギュラリティ細胞同定法の開発」としては、前年度に引き続き、細胞核および細胞膜の認識アルゴリズムを開発する。更に、解析対象の全ての細胞の中から、細胞特徴量の時空間ダイナミクスが特異な細胞を同定するアルゴリズムを開発する。「1-2. オブジェクト認識非依存型のシンギュラリティ細胞同定法の開発」としては、A03生物班のイメージングデータを利用して、オブジェクト認識を経ずに細胞特徴の時空間ダイナミクスが特異な細胞を同定する画像認識のアルゴリズムを開発する。
2.シンギュラリティ生物学のためのデータプラットフォームの開発
「2-1. データ保管プラットフォームの開発」としては、前年度に引き続き、データ管理システムを各班からのフィードバックを反映しながら開発する。「2-2. データ活用プラットフォームの開発」としては、データ形式の統合化と、データ利活用のための機能の充実化を行い、班内外のデータを迅速かつ容易に可視化、解析することが可能なシステムを開発する。
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