シンギュラリティ生物学

• 研究領域: シンギュラリティ生物学
• 研究課題/領域番号: 18H05408
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 複合領域
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 永井 健治 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (20311350)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 122,070千円 (直接経費: 93,900千円、間接経費: 28,170千円); 2022年度: 14,430千円 (直接経費: 11,100千円、間接経費: 3,330千円); 2021年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円); 2020年度: 16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円); 2019年度: 15,340千円 (直接経費: 11,800千円、間接経費: 3,540千円); 2018年度: 66,040千円 (直接経費: 50,800千円、間接経費: 15,240千円)
• キーワード: シンギュラリティ / 特異点 / 生物現象 / AMATERAS / 少数 / システム転換 / トランススケール / シンギュラリティー / トランススケールイメージング

研究成果の概要

研究： 1.画像からシンギュラリティとなりうる細胞の特徴量を抽出する情報解析技術、2.ビッグ画像データから必要な情報を取り出す技術、3.ビッグ画像データを統合するデータプラットフォーム、4.網羅的細胞分取技術、5.イメージングモダリティーの探索、等を行った。AMATERAS開発：紹介動画による広報や、領域内共同研究によってシンギュラリティ現象の発掘を行い、またAMATERAS3号機を開発した。領域運営：領域会議等を開催し、ニュースレターの発行やシンポジウム等の開催により領域成果を広く発信した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ビッグバンのように「無から有が創出される特異点」や、人工知能がヒトの知能を凌駕する技術的特異点はシンギュラリティと呼ばれていて、生命現象においてもシンギュラリティが絡む現象が広く存在するが、その作用機序はほとんど明らかにされていなかった。そこで、シンギュラリティが絡む現象を理解するため、希少な細胞やイベントを見逃さない、超広視野と高解像度、高速と長時間撮影を両立したイメージング装置と得られるビッグ画像を定量解析する手法を開発し、シンギュラリティとなりうる細胞が生成される作用機序とその生物学的な役割を解明する新しい学術の開拓を目指した。

研究成果

• [国際共同研究] University College London(英国)
• [国際共同研究] Emory University(米国)
• [国際共同研究] BITS Pilani(インド)
• [国際共同研究] University College London(英国)
• [国際共同研究] Emory University(米国)
• [国際共同研究] Bits Pilani Hyderabad Campus(インド)
• [雑誌論文] センチメートル規模の視野をマイクロメートルレベルの空間分解能でワンショット観察可能なトランススケールスコープ (2022)
  • 著者名/発表者名: 永井健治・他
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 283 ページ: 728-729
• [雑誌論文] Exploring rare cellular activity in more than one million cells by a transscale scope (2021)
  • 著者名/発表者名: Ichimura T.、Kakizuka T.、Horikawa K.、Seiriki K.、Kasai A.、Hashimoto H.、Fujita K.、Watanabe T. M.、Nagai T.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1 ページ: 16539-16539
  • DOI: 10.1038/s41598-021-95930-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] シンギュラリティ細胞を見逃さない大規模イメージングを可能にするトランススコープAMATERAS (2022)
  • 著者名/発表者名: 永井健治
  • 学会等名: Neuro2022（神経科学学会、神経化学学会、神経回路学会合同大会）
• [学会発表] トランススケールスコープで見えたもの，これから見えるもの (2022)
  • 著者名/発表者名: 市村垂生
  • 学会等名: 第31回バイオイメージング学会学術集会
• [学会発表] オートメーション化されたトランススケールスコープが生み出す新しい世界観 (2022)
  • 著者名/発表者名: 垣塚太志
  • 学会等名: 第31回バイオイメージング学会学術集会 公開講座
• [学会発表] トランススケールスコープAMATERAS (2022)
  • 著者名/発表者名: 市村垂生
  • 学会等名: 第60回日本生物物理学会年会 共催シンポジウム
• [学会発表] シンギュラリティ生物学のコンセプトとAMATERAS (2022)
  • 著者名/発表者名: 永井健治
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会 共催シンポジウム
• [学会発表] 強化学習を利用したラマンイメージング法の高速化 (2022)
  • 著者名/発表者名: 小松崎民樹
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会 共催シンポジウム
• [学会発表] バイオイメージングデータを世界で共有し解析するためのデータベースの構築現状と将来展望 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大浪修一
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会 共催シンポジウム
• [学会発表] 10万個の粘菌の細胞内シグナル伝達 (2022)
  • 著者名/発表者名: 堀川一樹
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会 共催シンポジウム
• [学会発表] バイオ DX 先端イメージングによる生命科学研究の新たな潮流－外れ値へのアプローチ－ (2022)
  • 著者名/発表者名: 永井健治
  • 学会等名: 第 41 回 日本マグネシウム学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] トランススケールスコープが拓く生命科学の新たな潮流-シンギュラリティ生物学 (2022)
  • 著者名/発表者名: 永井 健治
  • 学会等名: 第21回日本再生医療学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] トランススケールバイオイメージングが拓くシンギュラリティ生物学 (2022)
  • 著者名/発表者名: 永井 健治
  • 学会等名: 第127回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] Exploring rare cellular activity in more than one million cells by a trans-scale-scope (2021)
  • 著者名/発表者名: Nagai T
  • 学会等名: 8th Japan-China Symposium on Nanomedicine 2021
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 部分と全体を同時に観察可能なトランススケールスコープ”AMATERAS"／オールインワン発光顕微鏡システム (2021)
  • 著者名/発表者名: 永井 健治
  • 学会等名: ARO協議会第8回学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] トランススケールスコープが開く生命科学の新たな潮流 (2021)
  • 著者名/発表者名: 永井 健治
  • 学会等名: 未来医学研究会マンスリーセミナーvol.20
  • 招待講演
• [学会発表] SEMATERASでシンギュラリティをとらえる！ (2021)
  • 著者名/発表者名: 永井 健治
  • 学会等名: 第59回日本生物物理学会年会バイオフィジックスセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Trans-scale-scope for exploring rare cellular activity in more than one million cells. (2021)
  • 著者名/発表者名: Nagai T
  • 学会等名: Nano Thailand 2021
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 「葉も木も森も見る」AMATERAS (2021)
  • 著者名/発表者名: 垣塚太志
  • 学会等名: 第49回生物物理学会年会 共催シンポジウム
• [学会発表] 蛍光・発光イメージングの最前線 (2021)
  • 著者名/発表者名: 永井 健治
  • 学会等名: 第60回日本生体医工学会・第36回日本生体磁気学会 合同大会 共催シンポジウム
• [学会発表] Singularity in Immunity: Immune-aging associates with a defect in Chromatin Regulation on Immune Cells (2020)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Chikuma
  • 学会等名: 第58回日本生物物理学会年会シンポジウム
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Which cells initiate lymph node formation? (2020)
  • 著者名/発表者名: Shinichiro Sawa
  • 学会等名: 第58回日本生物物理学会年会シンポジウム
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Live imaging of epidermal sensory nerves and keratinocyte tight junctions (2020)
  • 著者名/発表者名: Takaharu Okada
  • 学会等名: 第58回日本生物物理学会年会シンポジウム
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Singularity at emergence of cancer cells in normal stroma (2020)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Kon
  • 学会等名: 第58回日本生物物理学会年会シンポジウム
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of photoacoustic imaging to study a singularity in high dynamic range measurement (2020)
  • 著者名/発表者名: Miya Ishihara
  • 学会等名: 第58回日本生物物理学会年会シンポジウム
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Visualization of hypoxia cells in tissues by using phosphorescence lifetime imaging microscopy (2020)
  • 著者名/発表者名: Toshitada Yoshihara
  • 学会等名: 第58回日本生物物理学会年会シンポジウム
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of a near-infrared ratiometric fluorescent probe for pH inside the body (2020)
  • 著者名/発表者名: Kenjiro Hanaoka
  • 学会等名: 第58回日本生物物理学会年会シンポジウム
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] T細胞による免疫制御のための１細胞レベルでの動的メカニズムについて (2020)
  • 著者名/発表者名: 小野昌弘
  • 学会等名: 新学術領域研究「シンギュラリティ生物学」WEBセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 「シンギュラリティ生物学」概説 (2019)
  • 著者名/発表者名: 永井 健治
  • 学会等名: 第19回日本蛋白質科学会年会 第71回日本細胞生物学会大会 合同年次大会・シンポジウム「シンジュラリティ生物学」
• [学会発表] １分子イメージングで読み解くアルツハイマー病のシンギュラリティ (2019)
  • 著者名/発表者名: 坂内 博子、廣島 通夫
  • 学会等名: 第19回日本蛋白質科学会年会 第71回日本細胞生物学会大会 合同年次大会・シンポジウム「シンジュラリティ生物学」
• [学会発表] シンギュラリティ生物学のための顕微鏡システムAMATERAS (2019)
  • 著者名/発表者名: 渡邉 朋信
  • 学会等名: 第19回日本蛋白質科学会年会 第71回日本細胞生物学会大会 合同年次大会・シンポジウム「シンジュラリティ生物学」
• [学会発表] 脳内シンギュラリティ細胞の探索を目指した全脳イメージングとアンバイ アス解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 橋本 均、中澤 敬信
  • 学会等名: 第19回日本蛋白質科学会年会 第71回日本細胞生物学会大会 合同年次大会・シンポジウム「シンジュラリティ生物学」
• [学会発表] 細胞動態と遺伝子発現を結ぶイメージングとシークエンシングの統合解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 城口 克之
  • 学会等名: 第19回日本蛋白質科学会年会 第71回日本細胞生物学会大会 合同年次大会・シンポジウム「シンジュラリティ生物学」
• [学会発表] シンギュラリティ細胞の同定と解析のためのインフォマティクス技術の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大浪 修一
  • 学会等名: 第19回日本蛋白質科学会年会 第71回日本細胞生物学会大会 合同年次大会・シンポジウム「シンジュラリティ生物学」
• [学会発表] バンディット問題の方策を用いたモンテカルロ木探索による最適属性集合 探索 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中村 篤祥、ペリシエ オレリアン、田畑 公次、小松崎 民樹
  • 学会等名: 第19回日本蛋白質科学会年会 第71回日本細胞生物学会大会 合同年次大会・シンポジウム「シンジュラリティ生物学」
• [学会発表] シンギュラリティ生物学による自己免疫疾患制御機構の解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡崎 拓 、岡村 陽香里、清水 謙次、丸橋 拓海、杉浦 大祐 、岡崎 一美
  • 学会等名: 第19回日本蛋白質科学会年会 第71回日本細胞生物学会大会 合同年次大会・シンポジウム「シンジュラリティ生物学」
• [学会発表] What is "Singularity Biology"? (2019)
  • 著者名/発表者名: Takeharu Nagai
  • 学会等名: NEURO2019 Symposium "Singularity Brain Science - toward discovery of singularity in brain system by massive trans-scale imaging - "
  • 国際学会
• [学会発表] Approach to neurodegenerative disease by singularity biology (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiroko Bannai，Michio Hiroshima，Akihiko Takashima
  • 学会等名: NEURO2019 Symposium "Singularity Brain Science - toward discovery of singularity in brain system by massive trans-scale imaging - "
  • 国際学会
• [学会発表] High-speed and scalable whole-brain imaging for finding singularity in the brain (2019)
  • 著者名/発表者名: Kaoru Seiriki，Atsushi Kasai，Takanobu Nakazawa，Hitoshi Hashimoto
  • 学会等名: NEURO2019 Symposium "Singularity Brain Science - toward discovery of singularity in brain system by massive trans-scale imaging - "
  • 国際学会
• [学会発表] A challenging imaging technology for singularity brain science (2019)
  • 著者名/発表者名: Tomonobu Watanabe
  • 学会等名: NEURO2019 Symposium "Singularity Brain Science - toward discovery of singularity in brain system by massive trans-scale imaging - "
  • 国際学会
• [学会発表] Near-infrared upconversion optogenetics and nanoscopy (2019)
  • 著者名/発表者名: Shuo Chen，Xiaogang Liu，Thomas J McHugh
  • 学会等名: NEURO2019 Symposium "Singularity Brain Science - toward discovery of singularity in brain system by massive trans-scale imaging - "
  • 国際学会
• [学会発表] What singularity biology can do for understanding Alzheimer’s disease (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiroko Bannai, Michio Hiroshima, Yoshiyuki Soeda, Akihiko Takashima
  • 学会等名: The 57th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan. Symposium "Singularity Biology: Small elements change the function of the whole systems"
  • 国際学会
• [学会発表] Delineation of the activation trajectory of autoreactive T cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Taku Okazaki, Hikari Okamura, Il-mi Okazaki, Kenji Shimizu, Takumi Maruhashi, Daisuke Sugiura
  • 学会等名: The 57th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan. Symposium "Singularity Biology: Small elements change the function of the whole systems"
  • 国際学会
• [学会発表] Unbiased and hypothesis-free approach to detect singularity in the brain using whole-brain imaging system FAST (2019)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Hashimoto, Takanobu Nakazawa, Kaoru Seiriki, Atsushi Kasai
  • 学会等名: The 57th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan. Symposium "Singularity Biology: Small elements change the function of the whole systems"
  • 国際学会
• [学会発表] An automated system for combining single-cell RNA-seq with live cell imaging and its applications for Singularity Biology (2019)
  • 著者名/発表者名: Taisaku Ogawa, Katsuyuki Shiroguchi
  • 学会等名: The 57th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan. Symposium "Singularity Biology: Small elements change the function of the whole systems"
  • 国際学会
• [学会発表] Morphodynamic feature space of migrating cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Imoto, Nen Saito, Satoshi Sawai
  • 学会等名: The 57th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan. Symposium "Singularity Biology: Small elements change the function of the whole systems"
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] System identification of mechano-chemical epithelial sheet dynamics (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshifumi Asakura, Yohei Kondo, Kazuhiro Aoki, Naoki Honda
  • 学会等名: The 57th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan. Symposium "Singularity Biology: Small elements change the function of the whole systems"
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Overview of Singularity Biologiy (2019)
  • 著者名/発表者名: Takaharu Nagai
  • 学会等名: The 20th International Conference on Systems Biology. Workshop "Singularity Biology: small elements change the function of the whole systems"
  • 国際学会
• [学会発表] Onset dynamics of the intercellular communication in 100,000 cell population (2019)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Horikawa
  • 学会等名: The 20th International Conference on Systems Biology. Workshop "Singularity Biology: small elements change the function of the whole systems"
  • 国際学会
• [学会発表] Approach to Alzheimer's disease by Singularity Biology (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiroko Bannai
  • 学会等名: The 20th International Conference on Systems Biology. Workshop "Singularity Biology: small elements change the function of the whole systems"
  • 国際学会
• [学会発表] Whole-brain imaging system FAST toward the identification of psychiatric disorder-related singularity cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Hashimoto
  • 学会等名: The 20th International Conference on Systems Biology. Workshop "Singularity Biology: small elements change the function of the whole systems"
  • 国際学会
• [学会発表] The battle of two singularities: Cancer vs Immune system (2019)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Katakai
  • 学会等名: The 20th International Conference on Systems Biology. Workshop "Singularity Biology: small elements change the function of the whole systems"
  • 国際学会
• [学会発表] A challenging deep-imaging technology for Singularity Biology (2019)
  • 著者名/発表者名: Tomonobu Watanabe
  • 学会等名: The 20th International Conference on Systems Biology. Workshop "Singularity Biology: small elements change the function of the whole systems"
  • 国際学会
• [学会発表] Development of luminescent indicators for Singularity Biology (2019)
  • 著者名/発表者名: Takeharu Nagai
  • 学会等名: The 20th International Conference on Systems Biology. Workshop "Singularity Biology: small elements change the function of the whole systems"
  • 国際学会
• [学会発表] Automation of live imaging, single cell picking, and sequencing system (2019)
  • 著者名/発表者名: Katsuyuki Shiroguchi
  • 学会等名: The 20th International Conference on Systems Biology. Workshop "Singularity Biology: small elements change the function of the whole systems"
  • 国際学会
• [学会発表] Development of Bioimage Informatics technologies for Singularity Biology (2019)
  • 著者名/発表者名: Shuichi Onami
  • 学会等名: The 20th International Conference on Systems Biology. Workshop "Singularity Biology: small elements change the function of the whole systems"
  • 国際学会
• [学会発表] Causal inference in Leader-follower relationship (2019)
  • 著者名/発表者名: Tamiki Komatsuzaki
  • 学会等名: The 20th International Conference on Systems Biology. Workshop "Singularity Biology: small elements change the function of the whole systems"
  • 国際学会
• [学会発表] Approach to neurodegenerative disease by singularity biology (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroko Bannai, Misa Kanatani, Sumihiro Maeda, Matsumi Hirose, Akihiko Takashima, Katsuhiko Mikoshiba
  • 学会等名: The 56th Annual Meeting of The Biophysical Society of Japan. Symposium "Singurality biology"
  • 国際学会
• [学会発表] Information theoretic approach to quantify singularity in biology (2018)
  • 著者名/発表者名: Tamiki Komatsuzaki
  • 学会等名: The 56th Annual Meeting of The Biophysical Society of Japan. Symposium "Singurality biology"
  • 国際学会
• [学会発表] A Challenges to use scattering lights for singularity biology (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomonobu M. Watanabe
  • 学会等名: The 56th Annual Meeting of The Biophysical Society of Japan. Symposium "Singurality biology"
  • 国際学会
• [学会発表] An automated system of single cell picking and sequencing for singularity biology (2018)
  • 著者名/発表者名: Katsuyuki Shiroguchi
  • 学会等名: The 56th Annual Meeting of The Biophysical Society of Japan. Symposium "Singurality biology"
  • 国際学会
• [学会発表] High-speed and scalable whole-brain imaging system FAST: unbiased and hypothesis-free approach to detect singularity in the brain (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Hashimoto, Atsushi Kasai, Kaoru Seiriki, Takanobu Nakazawa
  • 学会等名: The 56th Annual Meeting of The Biophysical Society of Japan. Symposium "Singurality biology"
  • 国際学会
• [学会発表] Singularity cell research in autoimmunity (2018)
  • 著者名/発表者名: Taku Okazaki
  • 学会等名: The 56th Annual Meeting of The Biophysical Society of Japan. Symposium "Singurality biology"
  • 国際学会
• [備考] 新学術領域研究「シンギュラリティ生物学」
  • URL: https://singularity-bio.jp/
• [備考] 新学術領域：シンギュラリティ生物学
  • URL: http://singularity-bio.jp/
• [備考] 新学術領域研究「シンギュラリティ生物学」
  • URL: http://singularity-bio.jp/
• [学会・シンポジウム開催] Detection of Singularity in Immunity and Cancer by Novel Imaging Techniques, The 58th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan (2020)