2019 Fiscal Year Research-status Report
Development of cell trajectory inference and comparison algorithm based on single-cell omics data
| Project/Area Number |
19K20399
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
森 智弥 京都大学, 化学研究所, 助教 (50795333)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 細胞系譜比較 / 細胞系譜推定 / 単一細胞解析 / オミックスデータ / 木のアラインメント / 木の編集距離 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，単一細胞オミックスデータに基づいて細胞系譜推定から比較までを高精度に行う統合解析アルゴリズムを開発することである．その目的達成のために（１）情報の損失をできるだけ抑えた細胞系譜推定手法の開発，（２）グラフ理論に基づく新たな細胞系譜比較手法の開発，（３）オミックスデータ統合解析手法の開発の三項目の研究を実施する．これらを通して高精度かつ高速な細胞系譜統合解析を実現し，生物種間，細胞種間，そして正常細胞と疾患細胞間の系譜の差異を明らかにする．
今年度は（１）に関して，個々の細胞間のノイズを取り除くため，クラスタリングによって細胞群を複数のグループに分類し，それらのクラスターを頂点とする木構造を構築した．さらに，（２）に関して，木構造のアラインメントを行い，細胞群（クラスター）間の対応関係を求める手法を開発した．この手法をヒト線維芽細胞のデータおよびヒト骨格筋芽細胞のデータに適用した計算機実験では，木のアラインメントによってこれら二つのデータセット間の細胞群間の対応関係を求めた．さらに、このアラインメント上のパスから動的時間伸縮法に基づいて擬似時間の比較を行ったところ，既存の報告と同様の結果が得られたため，この手法が異なる二つの単一細胞RNA-seq間の細胞群の対応関係とそれらの主な細胞系譜を捉えることができることが示された．これらの結果はプレプリントリポジトリである「bioRxiv」にて公開し，学会および研究会にて発表した．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度にアルゴリズムの枠組みが実装されているため，本研究は概ね順調に進展していると考えられる．
|
| Strategy for Future Research Activity |
先に述べた通り，（２）に関しては木のアラインメントを計算する仕様にしているが，より一般的な木の編集距離による比較についても実装する予定である．また，複数のデータセットにも適用しながら他の計算機手法とも比較し，提案手法の有効性を検証する．そして（３）に関して，トランスクリプトームデータとメチロームデータの統合解析手法についても検討を進める．
|
