• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2018 Fiscal Year Annual Research Report

生命動態システムに対する分子データ科学の構築

Research Project

Project/Area Number 17H02940
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

小松崎 民樹  北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (30270549)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywordsラマン分光イメージング / 情報理論 / 甲状腺濾胞癌診断 / ラマン組織学
Outline of Annual Research Achievements

ラマン分光イメージングは非侵襲、非標識でサンプルに含有される(小分子も含めた)分子全体を網羅的に反映し、細胞や組織中の細胞、細胞核の形態だけでは検出・分類できない分子情報を包含している。今年度は、微弱なラマン信号から空間情報をできるだけ保持したままS/N比を向上させるsuperpixel分割法を導入し、光子統計によるポアソンノイズを考慮にいれたラマン組織学の情報解析技術を開発した。速度歪み理論に立脚したクラスター分類、状態識別に重要な波数(ラマンシフト)をアンサンブル学習(ランダムフォレスト)に基づいて同定する手法、ならびに各クラスターの密度分布関数を細胞、組織状態を識別する記述子として考案した。具体的に、細胞、細胞核の形態情報では診断が困難な甲状腺濾胞がんのがん診断、非アルコール性脂肪肝疾患(NAFL)の線維症へ応用した。前者においては、一細胞に跨がって平均化されたラマンスペクトルを用いたクラスター分類予測(精度78%)に比べて、その記述子を用いた予測(精度90%)のほうが顕著に優位であること、すなわち、識別にはsubcellularスケールの空間解像度が最低限必要であること、後者においては組織学的には非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)同定に必要な繊維化などの形態異常は見られないものの、NAFL群のなかでは、ラマン分光的には正常肝細胞、NASHにそれぞれほぼ等しいクラスに大別されること、すなわち、まだ病理が組織学的には観察されていない極めて初期段階でも組織状態を見分けられる可能性が高いことを新規に見いだした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

現在、論文2報を投稿中であるが、1報は高IFを狙っているため、掲載に到る時間が想定した以上に掛かっている。

Strategy for Future Research Activity

甲状腺濾胞癌株、甲状腺上皮細胞株に関して、固定、非固定、計測日の差違による微妙な計測条件の差違等に由来して分光画像データがラマンシフトが張る特徴空間において必ずしも分布が重ならないことが判明している。この問題に対して、新たな標準化を検討する。

  • Research Products

    (24 results)

All 2019 2018

All Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 6 results) Book (2 results)

  • [Presentation] A bad arm existence checking problem: how to utilize asymmetric problem structure?2019

    • Author(s)
      田畑公次
    • Organizer
      バイオ情報計測技術研究会
  • [Presentation] Mathematical information measurement science: acceleration of Raman spectroscopy by bridging information science2019

    • Author(s)
      小松崎 民樹
    • Organizer
      バイオ情報計測技術研究会
  • [Presentation] High resolution Raman microscopic detection of follicular thyroid cancer cells with unsupervised machine learning2019

    • Author(s)
      J. Nicholas Taylor
    • Organizer
      バイオ情報計測技術研究会
  • [Presentation] Analysis of Raman Microscopic Images of Liver Tissu to Predict Non-alcholic Fatty Liver Disease2019

    • Author(s)
      Helal Khalifa Mohammad, Cahyadi Harsono, Taylor J. Nicholas, Okajima Akira, Kumamoto Yasuaki, Tanaka Hideo, Harada Yoshinori, Komatsuzaki Tamiki
    • Organizer
      生物物理・回折構造生物学 合同研究会
  • [Presentation] A sandbox model system for understanding leadership in collective motion2019

    • Author(s)
      Sulimon Sattari, Udoy Basak, Schuyler Nicholson, Jason Green, Mikito Toda, Tamiki Komatsuzaki
    • Organizer
      生物物理・回折構造生物学 合同研究会
  • [Presentation] Identification of Leader(s) in a Dictyostelium Discoideum colony: An Information-theoretic Approach2019

    • Author(s)
      Udoy Sankar Basak, Sulimon Sattari, Sosuke Ito, Kazuki Horikawa, Tamiki Komatsuzaki
    • Organizer
      生物物理・回折構造生物学 合同研究会
  • [Presentation] In combining single cell hyperspectral Raman images for the diagnosis of follicular thyroid carcinoma measured at different data2019

    • Author(s)
      Aurelien Pelissier
    • Organizer
      バイオ情報計測技術研究会
  • [Presentation] 1分子時系列情報からどのように背後の反応ネットワークを抽出できるのか?2019

    • Author(s)
      小松崎 民樹
    • Organizer
      「生命動態の理解と制御のための基盤技術の創出」研究領域 第 7 回領域会議・第 11 回数理デザイン道場
    • Invited
  • [Presentation] How can one bridge information science and measurement science to accelerate the measurements?2019

    • Author(s)
      小松崎 民樹
    • Organizer
      The 22nd SANKEN International Symposium The 17th SANKEN Nanotechnology International Symposium "Next Generation Science and Technology for Super Smart Society"
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Application of Singularity Theory to Material Science2018

    • Author(s)
      Hiroshi Teramoto
    • Organizer
      The 6th International Symposium on AMBITIOUS LEADER’S PROGRAM Fostering Future Leaders to Open New Frontiers in Materials Science
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Normal Forms in Singularity Theory for Geometric Classifications of Band Structures2018

    • Author(s)
      Hiroshi Teramoto
    • Organizer
      Dynamics Days Europe 2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Phase Space geometry and Chemical Reaction Dynamics in Driven Systems2018

    • Author(s)
      Tamiki Komatsuzaki
    • Organizer
      Geometry of Chemical Reaction Dynamics in Gas and Condensed Phases
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 非対称性を利用した悪腕存在チェックアルゴリズム2018

    • Author(s)
      田畑 公次, 中村 篤祥, 小松崎 民樹
    • Organizer
      第21回情報論的学習理論ワークショップ
  • [Presentation] Revisit transition state theory: Past, Present, Future2018

    • Author(s)
      小松崎 民樹
    • Organizer
      Workshop “Trends in Computational Molecular Biophysics”
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] A sandbox model system for studying leadership in collective motion2018

    • Author(s)
      Sulimon Sattari, Udoy Basak, Schuyler Nicholson, Jason Green, Mikito Toda, Tamiki Komatsuzaki
    • Organizer
      研究会「理論と実験」2018
  • [Presentation] Classification of Raman Spectra of Healthy and Cancerous Human Follicular Thyroid Cells2018

    • Author(s)
      J. Nicholas Taylor, Kentaro Mochizuki, Katsumasa Fujita, Tamiki Komatsuzaki
    • Organizer
      研究会「理論と実験」2018
  • [Presentation] ラマン計測と情報科学:情報科学は計測を迅速化できるか2018

    • Author(s)
      小松崎 民樹
    • Organizer
      第1回計測インフォマティクス研究会
    • Invited
  • [Presentation] Information theoretic approach to reveal singularity in biology2018

    • Author(s)
      小松崎 民樹
    • Organizer
      第56回日本生物物理学会年会
  • [Presentation] Machine Learning Approaches to Raman Micro-spectroscopic Images2018

    • Author(s)
      Helal Khalifa Mohammad, Cahyadi Harsono, Taylor J. Nicholas, Okajima Akira, Kumamoto Yasuaki, Tanaka Hideo, Harada Yoshinori, Komatsuzaki Tamiki
    • Organizer
      第56回日本生物物理学会年会
  • [Presentation] 1細胞ラマン分光イメージングと情報科学の高度融合を目指して2018

    • Author(s)
      小松崎 民樹
    • Organizer
      ImPACT合田プログラム Serendipityセミナー
    • Invited
  • [Presentation] Understanding cell colony dynamics from images using velocity extraction and analysis2018

    • Author(s)
      Sulimon Sattari, Tamiki Komatsuzaki, Schuyler B. Nicholson, Jason R. Green
    • Organizer
      理研シンポジウム「細胞システムの動態と論理X」
  • [Presentation] Quantification of Raman Microscopic Images of Human Thyroid Cells with Machine Learning2018

    • Author(s)
      J. Nicholas Taylor
    • Organizer
      理研シンポジウム「細胞システムの動態と論理X」
  • [Book] Minorities and Small Numbers from Molecules to Organisms in Biology-Toward a New Understanding of Biological Phenomena: Chapter 5 "The Personality of Small Numbers: Do Molecules Have Personality?"2018

    • Author(s)
      Tamiki Komatsuzaki
    • Total Pages
      7
    • Publisher
      Springer
    • ISBN
      9789811320835
  • [Book] IQCE NEWS 「化学反応理論の普遍性:GRRMに期するもの」2018

    • Author(s)
      小松﨑 民樹
    • Total Pages
      1
    • Publisher
      量子化学探索研究所

URL: 

Published: 2019-12-27  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi