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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Development of Informatics technologies for identification and analysis of singularity cells

Planned Research

Project AreaSingularity biology
Project/Area Number 18H05412
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

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)

Project Period (FY) 2018-06-29 – 2023-03-31
Keywordsバイオイメージ・インフォマティクス / データプラットフォーム / 深層学習 / ビッグデータ / データ統合
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:昨年度に引き続き、細胞核および細胞膜の認識アルゴリズム、および認識されたオブジェクトのデータを用いた細胞の時空間ダイナミクスの解析アルゴリズムを開発した。開発したアルゴリズムを線虫胚、ニワトリ胚、免疫系細胞培養系に適用し、生命科学的解析を行った。線虫胚については、解析結果およびデータを公開した。【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:昨年度に引き続き、ライブイメージングデータから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アルゴリズムを開発した。マウス受精卵の個々の染色体を高精度に識別するアルゴリズムの開発に成功した。
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:領域全体からのフィードバックを受け、システムを改良した。開発したプラットフォームを領域終了後も維持し、発展させる仕組みを構築した。【2-2】 データ活用プラットフォームの開発。クラウド環境に適応したバイオイメージングデータの次世代型のフォーマットの開発をOME等と協力して実施した。世界規模の開発グループと連携し、SSBDから公開されている日本の特徴的なイメージングデータを次世代型フォーマットで公開した。SSBD:repositoryおよびSSBD:databaseとの連携を強化し、当領域の成果として発表されたデータの利活用を促進した。
3. シンギュラリティ現象を解析するインフォマティクス技術の開発
堀川班の粘菌の自己組織化のデータ、岡崎研のT細胞と抗原提示細胞との相互作用データ、公募班のニワトリ胚の細胞動態のデータを対象に、シンギュラリティ現象の解明を目指したデータ解析を行った。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

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。

  • Research Products

    (60 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 6 results) Presentation (44 results) (of which Int'l Joint Research: 13 results,  Invited: 10 results) Book (1 results) Remarks (3 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Dundee/EMBL-EBI(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      University of Dundee/EMBL-EBI
  • [Int'l Joint Research] EMBL/Global BioImaging(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      EMBL/Global BioImaging
  • [Journal Article] Systematic analysis of cell morphodynamics in C. elegans early embryogenesis2023

    • Author(s)
      Azuma Yusuke、Okada Hatsumi、Onami Shuichi
    • Journal Title

      Frontiers in Bioinformatics

      Volume: 3 Pages: -

    • DOI

      10.3389/fbinf.2023.1082531

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Homeostasis Imbalance Process Ontology: a Study on COVID-19 Infectious Processes2023

    • Author(s)
      Yamagata Yuki、Kushida Tatsuya、Onami Shuichi、 Masuya Hiroshi
    • Journal Title

      BMC bioinformatics

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] An atlas and database of neuropeptide gene expression in the adult zebrafish forebrain2023

    • Author(s)
      Hiraki-Kajiyama Towako、Miyasaka Nobuhiko、Ando Reiko、Wakisaka Noriko、Itoga Hiroya、Onami Shuichi、Yoshihara Yoshihiro
    • Journal Title

      bioRxiv

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1101/2023.03.29.534505

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ontology for Cellular Senescence Mechanisms2023

    • Author(s)
      Yamagata Yuki、Fukuyama Tsubasa、Onami Shuichi、Masuya Hiroshi
    • Journal Title

      bioRxiv

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1101/2023.03.09.531883

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] PHi-C2: interpreting Hi-C data as the dynamic 3D genome state2022

    • Author(s)
      Shinkai Soya、Itoga Hiroya、Kyoda Koji、Onami Shuichi
    • Journal Title

      Bioinformatics

      Volume: 38 Pages: 4984~4986

    • DOI

      10.1093/bioinformatics/btac613

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Phenotype Anomaly Detection for Biological Dynamics Data Using a Deep Generative Model2022

    • Author(s)
      Ito Eisuke、Ueda Takaya、Takano Ryo、Tohsato Yukako、Kyoda Koji、Onami Shuichi、Nishikawa Ikuko
    • Journal Title

      Proceedings of the 31st International Conference on Artificial Neural Networks (ICANN 2022)

      Volume: - Pages: 432~444

    • DOI

      10.1007/978-3-031-15931-2_36

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Single-nucleosome imaging reveals steady-state motion of interphase chromatin in living human cells2022

    • Author(s)
      Iida Shiori、Shinkai Soya、Itoh Yuji、Tamura Sachiko、Kanemaki Masato T.、Onami Shuichi、Maeshima Kazuhiro
    • Journal Title

      Science Advances

      Volume: 8 Pages: -

    • DOI

      10.1126/sciadv.abn5626

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The PAF1 complex cell autonomously promotes oogenesis in Caenorhabditis elegans2022

    • Author(s)
      Kubota Yukihiro、Ota Natsumi、Takatsuka Hisashi、Unno Takuma、Onami Shuichi、Sugimoto Asako、Ito Masahiro
    • Journal Title

      Genes to Cells

      Volume: 27 Pages: 409~420

    • DOI

      10.1111/gtc.12938

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The centromere/kinetochore is assembled through CENP-C oligomerization2022

    • Author(s)
      Hara Masatoshi、Ariyoshi Mariko、Sano Tomoki、Nozawa Ryu-suke、Shinkai Soya、Onami Shuichi、Jansen Isabelle、Hirota Toru、Fukagawa Tatsuo
    • Journal Title

      bioRxiv

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1101/2022.08.17.504347

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Single-molecule tracking of Nanog and Oct4 in mouse embryonic stem cells2022

    • Author(s)
      Okamoto Kazuko、Fujita Hideaki、Okada Yasushi、Shinkai Soya、Onami Shuichi、Abe Kuniya、Fujimoto Kenta、Watanabe Tomonobu M
    • Journal Title

      bioRxiv

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1101/2022.08.08.503148

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] SSBD:database / SSBD:repository - global sharing of bioimaging data2023

    • Author(s)
      糸賀裕弥, 王放放, 山縣友紀, 京田耕司, 遠里由佳子, 大浪修一
    • Organizer
      日本生理学会第100回記念大会
  • [Presentation] 理研オープンライフサイエンスプラットフォームの紹介および活動報告2023

    • Author(s)
      大浪修一
    • Organizer
      理研シンポジウム: 理研オープンライフサイエンスプラットフォーム 研究課題成果報告会
  • [Presentation] SSBD:repository/database:バイオイメージングデータのグローバルなデータ共有2023

    • Author(s)
      京田耕司, 糸賀裕弥, 王放放, 山縣友紀, 遠里由佳子, 大浪修一
    • Organizer
      第64回日本植物生理学会年会
  • [Presentation] SSBD:database, SSBD:repository, Data platform and Data portal for Singularity Biology - シンギュラリティ生物学のためのSSBD、データプラットフォーム、データポータルの取り組み2023

    • Author(s)
      糸賀裕弥, 王放放, 山縣友紀, 京田耕司, Miranda Miguel Miranda., 山本春菜, 遠里由佳子, 大浪修一
    • Organizer
      新学術領域「シンギュラリティ生物学」成果報告シンポジウム
  • [Presentation] バイオイメージングデータの次世代フォーマット開発と解析ワー クフロー基盤の開発構想2023

    • Author(s)
      京田耕司, 糸賀裕弥, 大浪修一
    • Organizer
      新学術領域「シンギュラリティ生物学」成果報告シンポジウム
  • [Presentation] 画像処理による細胞動態の定量解析2023

    • Author(s)
      東裕介, 大浪修一
    • Organizer
      新学術領域研究「シンギュラリティ生物学」 成果報告シンポジウム・領域会議
  • [Presentation] シンギュラリティ生物学のためのデータサイエンスプラットフォーム:現状と今後の展望2023

    • Author(s)
      大浪修一
    • Organizer
      新学術領域「シンギュラリティ生物学」成果報告シンポジウム
  • [Presentation] SSBD:database and SSBD:repository - Global sharing of bioimaging data -2023

    • Author(s)
      Itoga Hiroya, Wang Fangfang, Yamagata Yuki, Kyoda Koji, Tohsato Yukako, Onami Shuichi
    • Organizer
      RIKEN BDR Symposium 2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Ontology Development for Knowledge Organization of Cellular Senescence Processes.2023

    • Author(s)
      Yamagata Yuki, Masuya Hiroshi, Onami Shuichi
    • Organizer
      RIKEN BDR Symposium 2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Image data-driven modeling of developmental systems and open bioimaging DX2023

    • Author(s)
      Onami Shuichi
    • Organizer
      IPR x RIKEN (BDR) Symposium 2023 Dive into Data of Life
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] SSBD:database / SSBD:repository バイオイメージングデータのグローバルなデータ共有2023

    • Author(s)
      糸賀裕弥, 王放放, 山縣友紀, 京田耕司, 遠里由佳子, 大浪修一
    • Organizer
      第14回光塾
  • [Presentation] Functions of the eggshell in C.elegans development: Effects on starvation resistance and body-surface structure2023

    • Author(s)
      Hatakeyama Akiko, Onami Shuichi
    • Organizer
      RIKEN BDR Symposium 2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] データ駆動型および仮説検証型アプローチによる細胞形態変化の定量解析2022

    • Author(s)
      東裕介, 大浪修一
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] Single nucleosome imaging reveals “steady-state” motion of interphase chromatin in living human cells2022

    • Author(s)
      Iida Shiori, Shinkai Soya, Itoh Yuji, Tamura Sachiko, Kanemaki Masato, Onami Shuichi, Maeshima Kazuhiro
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] 線虫の行動個体差を生み出すメカニズムの解明2022

    • Author(s)
      尾上詩織, 京田耕司, 大浪修一
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] SSBD:database/repository: バイオイメージングデータのグローバルなデータ共有2022

    • Author(s)
      京田耕司, 糸賀裕弥, 王放放, 山縣友紀, 遠里由佳子, 大浪修一
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] CENP-Cの自己多量体化はセントロメアクロマチンおよびキネトコアの形成に必須である2022

    • Author(s)
      原昌稔, 有吉眞理子, 佐野智基, 野澤竜介, 新海創也, 大浪修一, Isabelle Jansen, 広田亨, 深川竜郎
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] バイオイメージングデータの解析、管理、公開に関する情報科学技術の現状と将来展望2022

    • Author(s)
      大浪修一
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
    • Invited
  • [Presentation] SSBDデータベースによるグローバルなバイオイメージングデータの共有2022

    • Author(s)
      大浪修一
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
    • Invited
  • [Presentation] オントロジーに基づく細胞老化プロセスの知識記述モデリング2022

    • Author(s)
      山縣友紀, 大浪修一, 桝屋啓志
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] 流体力学的相互作用が駆動する3次元ゲノム組織化2022

    • Author(s)
      新海創也, 大浪修一
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
    • Invited
  • [Presentation] Polymer physics for Hi-C data reveals rheological features of chromatin2022

    • Author(s)
      Shinkai Soya, Onami Shuichi
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
    • Invited
  • [Presentation] 次世代SPIM:マウス胚まるごとのライブイメージングと全細胞トラッキングに向けて2022

    • Author(s)
      塩井剛, 渡邉朋信, 金城純一, 東裕介, 大浪修一
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
    • Invited
  • [Presentation] 細胞のセグメンテーションデータ作成と公開2022

    • Author(s)
      東裕介, 大浪修一
    • Organizer
      第25回情報論的学習理論ワークショップ
  • [Presentation] データベースSSBD、データ共有プラットフォームOMEROが開くオープンサイエンス2022

    • Author(s)
      大浪修一
    • Organizer
      日本学術会議 公開シンポジウム「異なるモダリティを統合するバイオ計測の最前線と展望」
    • Invited
  • [Presentation] SSBD:database/repository バイオイメージングデータのグローバルなデータ共有2022

    • Author(s)
      糸賀裕弥, 王放放, 山縣友紀, 京田耕司, 遠里由佳子, 大浪修一
    • Organizer
      トーゴーの日シンポジウム2022
  • [Presentation] BD-zarr: 生命現象の時空間動態データを記述するための次世代フォーマットの開発2022

    • Author(s)
      京田耕司, ホーケネス, 糸賀裕弥, 大浪修一
    • Organizer
      トーゴーの日シンポジウム2022
  • [Presentation] バイオイメージングデータのグローバルなデータ共有システムの構築2022

    • Author(s)
      大浪修一
    • Organizer
      トーゴーの日シンポジウム2022
    • Invited
  • [Presentation] ヒト生細胞の局所クロマチン動態は細胞周期を通して一定である2022

    • Author(s)
      Iida Shiori, Shinkai Soya, Itoh Yuji, Tamura Sachiko, Kanemaki Masato, Onami Shuichi, Maeshima Kazuhiro
    • Organizer
      第60回日本生物物理学会年会
  • [Presentation] 長期間ライブイメージングを可能にする光損傷を軽減する撮影条件の最適化2022

    • Author(s)
      塩井剛, 渡邉朋信, 金城純一, 東裕介, 大浪修一
    • Organizer
      第60回日本生物物理学会年会
  • [Presentation] Polymer physics for Hi-C data reveals dynamic viscoelastic features of chromatin controlled by SMC proteins2022

    • Author(s)
      Shinkai Soya
    • Organizer
      Genome organisation by SMC complexes
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Knowledge Systematization for Cellular Senescence Processes by Homeostasis Imbalance Process Ontology2022

    • Author(s)
      山縣友紀, 大浪修一, 桝屋啓志
    • Organizer
      ICBO 2022: International Conference on Biomedical Ontology
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] General overview of Image Data Management WG2022

    • Author(s)
      Onami Shuichi
    • Organizer
      Exchange of Experience VII
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Phenotype anomaly detection for biological dynamics data using a deep generative model2022

    • Author(s)
      Ito Eisuke, Ueda Takaya, Takano RYo, Yukako Tohsato, Kyoda Koji, Onami Shuichi, Nishikawa Ikuko
    • Organizer
      The 31st International Conference on Artificial Neural Networks
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] SSBD:database/repository バイオイメージングデータのグローバルなデータ共有2022

    • Author(s)
      糸賀裕弥, 王放放, 山縣友紀, 京田耕司, 遠里由佳子, 大浪修一
    • Organizer
      第31回日本バイオイメージング学会学術集会
  • [Presentation] 先端バイオイメージングデータのデータ駆動解析とオープンサイエンス2022

    • Author(s)
      大浪修一
    • Organizer
      第31回日本バイオイメージング学会学術集会
    • Invited
  • [Presentation] Individual behavioral differences in C. elegans2022

    • Author(s)
      Onoue Shiori, Kyoda Koji, Onami Shuichi
    • Organizer
      C. elegans Topic Meeting: neuronal development, synaptic function and behavior
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The Role of the Eggshell in Starvation Resistance during L1 arrest in Caenorhabditis elegans2022

    • Author(s)
      Hatakeyama Akiko, Onami Shuichi
    • Organizer
      2022 International C. elegans Topic Meeting on Metabolism, Aging, Pathogenesis, Stress, and Small RNAs
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Comparative analysis of cellular dynamics of C. inopinata and C. elegans zygotes2022

    • Author(s)
      Oomura Shun, Onami Shuichi, Kyoda Koji, Haruta Nami, Sugimoto Asako
    • Organizer
      Evolutionary Biology of Caenorhabditis and Other Nematodes
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] BD5: an open data format for representing quantitative biological dynamics data2022

    • Author(s)
      Kyoda Koji, Ho Kenneth H.L. ., Itoga Hiroya, Tohsato Yukako, Onami Shuichi
    • Organizer
      2022 European HDF5 Users Group (HUG)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Next Generation SPIM towards live imaging and all-cells tracking of a whole mouse embryo2022

    • Author(s)
      塩井剛, 渡邉朋信, 金城純一, 東裕介, 大浪修一
    • Organizer
      日本発生生物学会第55回大会
  • [Presentation] An image processing and deep learning-based pipeline for quantitative analysis of cellular (morpho)dynamics2022

    • Author(s)
      東裕介, 大浪修一
    • Organizer
      日本発生生物学会第55回大会
  • [Presentation] BD-zarr: a zarr-based format for representing quantitative data of biosystems dynamics2022

    • Author(s)
      Kyoda Koji, Ho Kenneth H.L.., Itoga Hiroya, Onami Shuichi
    • Organizer
      I2K 2022 From Images to Knowledge
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 線虫初期胚において胚性致死遺伝子が示す時空間的発現パターンの分類2022

    • Author(s)
      岡田初美、古島理恵、京田耕司、大浪修一
    • Organizer
      線虫研究の未来をつくる会2022
  • [Book] 実験医学別冊 最強のステップUPシリーズ 空間オミクス解析スタートアップ実践ガイド2022

    • Author(s)
      京田耕司、大浪修一
    • Total Pages
      6
    • Publisher
      羊土社
    • ISBN
      9784758122610
  • [Remarks] 細胞が成長する過程におけるDNAの「ゆらぎ」をとらえた!

    • URL

      https://www.nig.ac.jp/nig/ja/2022/06/research-highlights_ja/pr20220604.html

  • [Remarks] Homeostasis imbalance process ontology (HoIP)

    • URL

      https://bioportal.bioontology.org/ontologies/HOIP

  • [Remarks] Chronic cellular senescence course- HoIPをNEDxに公開

    • URL

      https://doi.org/10.18119/N9KS4H

URL: 

Published: 2023-12-25  

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