2016 Fiscal Year Annual Research Report
発生系譜のインフォマティクス技術の構築と、胚の生きの良さの定量化への応用
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16H06155
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小林 徹也 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (90513359)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 着床前胚 / トラッキング / 整数計画法 / 4Dイメージング / GUI / 系譜解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
発生系譜を4Dイメージデータから再構築するため、構築済みの画像解析システムを用いて細胞の核を3D蛍光画像から自動同定し、自動同定結果を目視で確認して手動修正をするシステムの改良を行った。特にこれまでとは異なる培養条件で計測されたマウス胚イメージデータから発生系譜を作成したことから、システム全体の調整が必要となった。システムを再調整し、また手動修正のGUIの利便性を改良することで、インフォマティクスに馴染みのない学生などでも修正作業が可能になり、このシステムを用いて異なる培養条件の胚について割球の核位置の同定作業を進める準備が整った。
発生系譜の再構成には、細胞分裂時に親細胞と娘細胞との対応関係を見つけ追跡することが不可欠である。高い精度で分裂細胞のトラッキングを実現するためにこれまで開発してきな整数計画法を応用した追跡方法の改良を検討した。具体的にはこれまですでに同定された割球に対し、その重心間の距離をスコアとして最適化問題を構成して、全体としてのスコアの最小化によってトラッキングを実現していた。これに対して、細胞核の形状の類似性や蛍光強度などの情報を組み込んだスコアを検討した。検討の結果、計測条件や発生の進行度に応じたスコアの調整が必要なことや手動での調整は難しいことがわかり、この部分の自動化をすすめることが課題として明確となった。
追跡できた発生系譜を解析するための統計解析法の検討を進めた。特にHormozやNozoeらの手法を主要な先行研究として位置づけていたが、その数理的な背景をおさえ、またHormozらを日本に招聘して国際WSを開催することで、同氏が開発している手法やその応用についてのより詳細な情報交換を行った。またこれらの手法と増殖系モデルの関連との解析も進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
異なる条件での新たな胚発生系譜データの作成作業に対して、解析システムを想定よりも大きく修正する必要が判明し、その対応ため予定より開発が遅れた。また、申請時からの予算減額に伴いデータ修正に必要な補助者の雇用が難しくなったため、インフォマティクスの知識のない学生などにもデータ補正作業に参加できるように、データ補正GUIの修正を行い、その検討にも時間が必要となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
特にトラッキングのスコアを自動で設定する方法について、妥当な方法の検討をすすめる。
また系譜再構築のスピードをさらにあげるために、より精度の高い画像解析方法の検討も合わせて進める必要がある。
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