Predicting cellular position during chiral symmetry breaking in C elegans embryo

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K06750
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44040:Morphology and anatomical structure-related
• Research Institution: Hosei University
• Principal Investigator: Nishikawa Masatoshi 法政大学, 生命科学部, 准教授 (30444516)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 細胞表層

Outline of Final Research Achievements

We provided a new methodology to predict the position of nucleus from the positions of other nuclei inside the embryo by utilizing a deep learning technology. We first showed that the proposed framework provides sufficient predictive power by computing the nuclear position of gastrulating cell. We then developed a model for predicting cell positions during left-right symmetry breaking and demonstrated that the model can precisely predict the nuclear positions in embryos even in a different boundary condition that affect the cell migration.

Free Research Field

生物物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

胚発生では大規模な細胞運動が生じる。細胞は張力を発生し、周りの細胞と押し合いながら、変形しながら変位する。このような複雑な運動を理解するのは困難である。そこで、本研究では、ディープラーニングを用いた細胞核の座標予測を提案した。ディープラーニングをはじめとする人工知能は、正確に記述するのが困難な課題に対して、学習によりモデルを最適化して答えを与える技術であり、注目されている。発生ダイナミクスの予測をこの技術の新しい適用分野として提案した点において、この技術の汎用性を示している。