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2020 Fiscal Year Research-status Report

常在細菌叢の機能理解に向けた疾患関連細菌叢アトラスの創出

Research Project

Project/Area Number 20K21832
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

島村 徹平  名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (00623943)

Project Period (FY) 2020-07-30 – 2023-03-31
Keywordsメタゲノム / マルチオミクス解析 / ベイズモデリング / トピックモデル
Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、最先端のオミクス計測技術とベイズ推論による最新の解析技術を駆使し、様々な疾患の原因となる細菌叢を効率的に探索するための「疾患関連細菌叢アトラス」を創出する。本研究で行うユニークなモデリング技術の開発とそれによる斬新なデータベースの構築により、細菌叢の大海原で研究者が遭難しないように「予測地図」を提供することが主たる目的である。2020年度は以下のような進展があった。1)疾病による常在細菌叢ダイナミクスを記述するベイズモデリング技術の開発:細菌の構成比が時間的にどのように変化するか、その変化が疾病というアウトカムに影響を与えるかを探索するベイズ因子分解モデル(BALSAMICO)を開発し、シミュレーションデータおよび実データで有用性を検証した。2)解析結果をまとめたデータベースの構築と解析ツール群の開発:1)で開発したベイズモデリング技術を GitHub に公開した。また、curatedMetagenomicData などの公共のオープンに取得可能な疾患関連コホート研究をまとめた細菌叢データを収集し、データベース化した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究課題の推進に必要な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有用性を検証できた一方で、新型コロナウイルス感染拡大による影響で大規模なデータでの検証に若干遅れがみられるため。

Strategy for Future Research Activity

引き続き、モデリング技術の開発をすすめるとともに、常在細菌叢がもたらす疾病の発症機序の解明を進める。

Causes of Carryover

開発したモデリング技術の有用性を確認できた一方で、大規模なデータでの検証とデータベース構築がが新型コロナウイルス感染拡大による影響で思うように進まなかったため、次年度使用額が生じた。今年度は、より大規模計算が可能なクラスタマシンの購入費やスパコン使用料を計上し、大規模データでの検証を加速する予定である。

  • Research Products

    (13 results)

All 2021 2020

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 2 results) Presentation (4 results) (of which Invited: 4 results)

  • [Journal Article] CYBERTRACK2.0: zero-inflated model-based cell clustering and population tracking method for longitudinal mass cytometry data2021

    • Author(s)
      Minoura Kodai、Abe Ko、Maeda Yuka、Nishikawa Hiroyoshi、Shimamura Teppei
    • Journal Title

      Bioinformatics

      Volume: 37(11) Pages: 1632~1634

    • DOI

      10.1093/bioinformatics/btaa873

  • [Journal Article] Hierarchical non-negative matrix factorization using clinical information for microbial communities2021

    • Author(s)
      Abe K, Hirayama M, Ohno K, Shimamura T§
    • Journal Title

      BMC Genomics

      Volume: 22(1) Pages: 104

    • DOI

      10.1186/s12864-021-07401-y

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [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§
    • Journal Title

      mSystems

      Volume: 5(6) Pages: e00797-20

    • DOI

      10.1128/mSystems.00797-20

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Model-based clustering for flow and mass cytometry data with clinical information2020

    • Author(s)
      Abe K, Minoura K, Maeda Y, Nishikawa H, Shimamura T§
    • Journal Title

      BMC Bioinformatics

      Volume: 21(Suppl 13) Pages: 393

    • DOI

      10.1186/s12859-020-03671-7

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [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§
    • Journal Title

      Translational Psychiatry

      Volume: 10(1) Pages: 247

    • DOI

      10.1038/s41398-020-00917-z

    • Peer Reviewed
  • [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§
    • Journal Title

      NPJ Precision Oncology

      Volume: 4 Pages: 20

    • DOI

      10.1038/s41698-020-0125-y

    • Peer Reviewed
  • [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§
    • Journal Title

      Movement Disorders

      Volume: 35(9) Pages: 1626-1635

    • DOI

      10.1002/mds.28119

    • Peer Reviewed
  • [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§
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 10(1) Pages: 9275

    • DOI

      10.1038/s41598-020-66455-2

    • Peer Reviewed
  • [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§
    • Journal Title

      EMBO Journal

      Volume: 39(7) Pages: e103949

    • DOI

      10.15252/embj.2019103949

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 細胞集団のダイナミクスを捉えるためのベイズモデリング2021

    • Author(s)
      島村徹平
    • Organizer
      第5回理論免疫学ワークショップ
    • Invited
  • [Presentation] がん研究における一細胞解析のためのモデリング・AI 技術の最新動向2020

    • Author(s)
      島村徹平
    • Organizer
      第79回日本癌学会学術総会
    • Invited
  • [Presentation] 臓器連関トランスオミクス解析のためのベイズモデリング2020

    • Author(s)
      島村徹平
    • Organizer
      第93回日本生化学会大会
    • Invited
  • [Presentation] 今こそ知りたい!行列因子分解~ゼロから始めるマルチオミクス解析~2020

    • Author(s)
      島村徹平
    • Organizer
      代謝統合オミクス若手技術セミナー
    • Invited

URL: 

Published: 2021-12-27  

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