2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Bayesian modeling approach to understand multicellular dynamics
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20H04281
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
島村 徹平 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (00623943)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阿部 興 神戸薬科大学, 薬学部, 講師 (70832533)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ベイズモデル / 一細胞解析 / 相互作用ネットワーク / マルチオミクス / 行列因子分解 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ベイズモデリング技術を技術面の柱として、一細胞レベルでの多次元データを適切に処理・解析・統合し、多細胞が織りなす相互作用ネットワークのダイナミクスを可視化・数式化する情報解析技術を開発する。一連の研究から、分子・細胞スケールの多細胞時空間動態の特性とマクロスケールの生命現象との関係を明らかにする。具体的には、①多細胞の時空間動態を可視化する技術の開発（一細胞動態可視化）、②一細胞スケールでの異なる生命情報を統合する技術の開発（一細胞データ融合）、③多細胞時空間動態が切り替わる変化点を検知する技術の開発（一細胞動態変化点検知）に関する研究を推進する。2020年度は以下のような進展があった。１）細胞集団の数・割合・状態変化を可視化する確率的潜在変数モデルの開発：研究代表者が開発した多変量正規分布に基づくトピック追跡モデル（Minoura et al., BMC Bioinformatics, 2019）を拡張し、イメージングマスサイトメトリーデータから未知の細胞集団を同定するとともに、細胞集団の数・割合・状態のダイナミクスを可視化するモデリング技術（CYBERTRACK2.0）を開発し、シミュレーションデータ及び実データで開発手法の有用性を検証した。２）マルチオミクス情報を統合するためのテンソル因子分解モデルの開発：マルチオミクス情報を統合解析するためのベイズ的非負値行列分解（BALSAMICO）を開発し、シミュレーションデータ及び実データで開発手法の有用性を検証した。３）解析技術検証のための基盤データの整備：解析技術の検証のため、Single Cell Portal や Human Cell Atlas などの公開データベースからデータを取得するともに、がん微小環境における免疫応答をターゲットとした一細胞時系列オミクスデータを取得した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究の基盤となるモデリング技術を開発し、シミュレーションデータおよび実データでその有用性を検証できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究の基盤となるモデリング技術開発を引き続き進めるとともに、がん微小環境における免疫応答の分子メカニズム解明を進める。
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[Journal Article] Short-Chain Fatty Acid-Producing Gut Microbiota Is Decreased in Parkinson's Disease but Not in Rapid-Eye-Movement Sleep Behavior Disorder2020
Author(s)
Nishiwaki H, Hamaguchi T, Ito M, Ishida T, Maeda T, Kashihara K, Tsuboi Y, Ueyama J, Shimamura T, Mori H, Kurokawa K, Katsuno M, Hirayama M, Ohno K§
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Journal Title
mSystems
Volume: 5(6)
Pages: e00797-20
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] ARHGAP10, which encodes Rho GTPase-activating protein 10, is a novel gene for schizophrenia risk2020
Author(s)
Sekiguchi M, (37 authors), Shimamura T, Nagai T, Nabeshima T, Kaibuchi K, Yamada K, Mori D, Ozaki N§
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Journal Title
Translational Psychiatry
Volume: 10(1)
Pages: 247
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Integrated multiomics analysis of hepatoblastoma unravels its heterogeneity and provides novel druggable targets2020
Author(s)
Sekiguchi M, (18 authors), Shimamura T, Sato Y, Sato-Otsubo A, Kimura S, Kubota Y, Hiwatari M, Koh K, Hayashi Y, Kanamori Y, Kasahara M, Kohashi K, Kato M, Yoshioka T, Matsumoto K, Oka A, Taguchi T, Sanada M, Tanaka Y, Miyano S, Hata K, Ogawa S, Takita J§
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Journal Title
NPJ Precision Oncology
Volume: 4
Pages: 20
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Meta-Analysis of Gut Dysbiosis in Parkinson's Disease2020
Author(s)
Nishiwaki H, Ito M, Ishida T, Hamaguchi T, Maeda T, Kashihara K, Tsuboi Y, Ueyama J, Shimamura T, Mori H, Kurokawa K, Katsuno M, Hirayama M, Ohno K§
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Journal Title
Movement Disorders
Volume: 35(9)
Pages: 1626-1635
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] EXOSC9 depletion attenuates P-body formation, stress resistance, and tumorigenicity of cancer cells2020
Author(s)
Yoshino S, Matsui Y, Fukui Y, Seki M, Yamaguchi K, Kanamori A, Saitoh Y, Shimamura T, Suzuki Y, Furukawa Y, Kaneko S, Seiki M, Murakami Y, Inoue JI, Sakamoto T§
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 10(1)
Pages: 9275
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Coordinated demethylation of H3K9 and H3K27 is required for rapid inflammatory responses of endothelial cells2020
Author(s)
Higashijima Y, Matsui Y, Shimamura T, Nakaki R, Nagai N, Tsutsumi S, Abe Y, Link VM, Osaka M, Yoshida M, Watanabe R, Tanaka T, Taguchi A, Miura M, Ruan X, Li G, Inoue T, Nangaku M, Kimura H, Furukawa T, Aburatani H, Wada Y, Ruan Y, Glass CK, Kanki Y§
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Journal Title
EMBO Journal
Volume: 39(7)
Pages: e103949
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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