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エピゲノム・シングルセル大規模統合解析システムの構築

計画研究

研究領域細胞社会ダイバーシティーの統合的解明と制御
研究課題/領域番号 17H06331
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
研究機関東京大学

研究代表者

中戸 隆一郎  東京大学, 定量生命科学研究所, 講師 (60583044)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
58,630千円 (直接経費: 45,100千円、間接経費: 13,530千円)
2021年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
2020年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
2019年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
2018年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
2017年度: 15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円)
キーワードシングルセル解析 / 立体構造解析 / 次世代シーケンサー / データ駆動型解析 / バイオインフォマティクス / 軌道解析 / 解析パイプライン / 1細胞解析 / 遺伝子ネットワーク / 疑似時系列解析 / 生命情報学 / エピゲノム / Data imputation / 情報基盤整備 / 大規模解析 / 数理モデリング
研究成果の概要

本研究ではシングルセル・多細胞解析を含む大規模なデータを頑健かつ効率的に統合解析・可視化できるシステムの構築を目指し、新規手法開発を進めてきた。顕著な業績として、1)疎なシングルセルデータから頑健に遺伝子共発現ネットワークを推定する手法を開発し、がん幹細胞における新規の重要なマーカー候補遺伝子を同定した、2)1細胞解析のための統合解析プラットフォームを構築し、領域内外の解析支援による知見獲得に貢献した、3)大規模エピゲノム解析およびゲノム立体構造解析のための新規手法を開発したことが挙げられる。これらの知見をデータと共に論文化し、広く世界に公開した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

シングルセル解析は世界中で用いられている重要な手法であるが、技術的な限界から得られるデータは精度が限られてしまう。本研究で開発した遺伝子ネットワーク推定手法はそのような疎なデータにも精度良く適用可能であり、シングルセル解析の有用性を更に高めるものである。また、本研究で構築した解析パイプラインにより、情報学が専門でない生命系研究者にとってのシングルセル解析のハードルを大きく低減し、領域内外の研究を推進することができた。共同研究で得たフィードバックをもとにパイプラインを更に改良し、世界的に競争が激しいシングルセル分野の最先端を反映した解析環境を提供している。

報告書

(6件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 4件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 15件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 図書 (3件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] The splicing factor DHX38/PRP16 is required for ovarian clear cell carcinoma tumorigenesis, as revealed by a CRISPR‐Cas9 screen2022

    • 著者名/発表者名
      Cona Brandon、Hayashi Tomoatsu、Yamada Ai、Shimizu Naomi、Yokota Naoko、Nakato Ryuichiro、Shirahige Katsuhiko、Akiyama Tetsu
    • 雑誌名

      FEBS Open Bio

      巻: 12 号: 3 ページ: 582-593

    • DOI

      10.1002/2211-5463.13358

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Codependency and mutual exclusivity for gene community detection from sparse single-cell transcriptome data2021

    • 著者名/発表者名
      Nakajima N, Hayashi T, Fujiki K, Shirahige K, Akiyama T, Akutsu T, Nakato R.
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Res

      巻: 49 号: 18 ページ: e104-e104

    • DOI

      10.1093/nar/gkab601

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Databases for Protein-Protein Interactions2021

    • 著者名/発表者名
      Nakajima Natsu、Akutsu Tatsuya、Nakato Ryuichiro
    • 雑誌名

      Methods in Molecular Biology

      巻: - ページ: 229-248

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-1641-3_14

    • ISBN
      9781071616406, 9781071616413
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] HiC1Dmetrics: framework to extract various one-dimensional features from chromosome structure data2021

    • 著者名/発表者名
      Wang Jiankang、Nakato Ryuichiro
    • 雑誌名

      Briefings in Bioinformatics

      巻: 23 号: 1

    • DOI

      10.1093/bib/bbab509

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of human iPSC-derived quiescent hepatic stellate cell-like cells for drug discovery and in vitro disease modeling2021

    • 著者名/発表者名
      Koui Yuta、Himeno Misao、Mori Yusuke、Nakano Yasuhiro、Saijou Eiko、Tanimizu Naoki、Kamiya Yoshiko、Anzai Hiroko、Maeda Natsuki、Wang Luyao、Yamada Tadanori、Sakai Yasuyuki、Nakato Ryuichiro、Miyajima Atsushi、Kido Taketomo
    • 雑誌名

      Stem Cell Reports

      巻: 16 号: 12 ページ: 3050-3063

    • DOI

      10.1016/j.stemcr.2021.11.002

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Codependency and mutual exclusivity for gene community detection from sparse single-cell transcriptome data2021

    • 著者名/発表者名
      Nakajima N, Hayashi T, Fujiki K, Shirahige K, Akiyama T, Akutsu T, Nakato R.
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2021.03.15.435370

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Transcription and replication organize cohesin-dependent chromosome loops2020

    • 著者名/発表者名
      Jeppsson K, Sakata T, Nakato R, Milanova S, Shirahige K, Bjoerkegren C.
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2020.12.16.423068

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Toward understanding the dynamic state of 3D genome2020

    • 著者名/発表者名
      Shinkai S, Onami S, Nakato R.
    • 雑誌名

      Computational and Structural Biotechnology Journal

      巻: 18 ページ: 2259-2269

    • DOI

      10.1016/j.csbj.2020.08.014

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Tet2 and Tet3 in B cells are required to repress CD86 and prevent autoimmunity2020

    • 著者名/発表者名
      Tanaka, S. Ise, W. Inoue, T. Ito, A. Ono, C. Shima, Y. Sakakibara, S. Nakayama, M. Fujii, K. Miura, I. Sharif, J. Koseki, H. Koni, P. A. Raman, I. Li, Q. Z. Kubo, M. Fujiki, K. Nakato, R. Shirahige, K. Araki, H. Miura, F. Ito, T. Kawakami, E. Baba, Y. Kurosaki, T.
    • 雑誌名

      Nature Immunology

      巻: 21 号: 8 ページ: 950-961

    • DOI

      10.1038/s41590-020-0700-y

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Paternal restraint stress affects offspring metabolism via ATF-2 dependent mechanisms in Drosophila melanogaster germ cells2020

    • 著者名/発表者名
      Seong KH, Ly NH, Katou Y, Yokota N, Nakato R, Murakami S, Hirayama A, Fukuda S, Kang S, Soga T, Shirahige K, Ishii S.
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 3 号: 1

    • DOI

      10.1038/s42003-020-0992-3

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Methods for ChIP-seq analysis: A practical workflow and advanced applications2020

    • 著者名/発表者名
      Ryuichiro Nakato, Toyonori Sakata
    • 雑誌名

      Methods

      巻: Epub ahead of print ページ: 44-53

    • DOI

      10.1016/j.ymeth.2020.03.005

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] PHi-C: deciphering Hi-C data into polymer dynamics2020

    • 著者名/発表者名
      Shinkai Soya、Nakagawa Masaki、Sugawara Takeshi、Togashi Yuichi、Ochiai Hiroshi、Nakato Ryuichiro、Taniguchi Yuichi、Onami Shuichi
    • 雑誌名

      NAR Genomics and Bioinformatics

      巻: 2 号: 2

    • DOI

      10.1093/nargab/lqaa020

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comprehensive epigenome characterization reveals diverse transcriptional regulation across human vascular endothelial cells2019

    • 著者名/発表者名
      Nakato R, Wada Y, Nakaki R, Nagae G, Katou Y, Tsutsumi S, Nakajima N, Fukuhara H, Iguchi A, Kohro T, Kanki Y, Saito Y, Kobayashi M, Izumi-Taguchi A, Osato N, Tatsuno K, Kamio A, Hayashi-Takanaka Y, Wada H, Ohta S, Aikawa M, Nakajima H, Nakamura M, McGee RC, Heppner KW, Kawakatsu T, Genno M, Yanase H, Kume H, et al.
    • 雑誌名

      Epigenetics & Chromatin

      巻: 12 号: 1 ページ: 77-77

    • DOI

      10.1186/s13072-019-0319-0

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Missense Mutations in NKAP Cause a Disorder of Transcriptional Regulation Characterized by Marfanoid Habitus and Cognitive Impairment2019

    • 著者名/発表者名
      Fiordaliso Sarah K.、.....Shirahige Katsuhiko、Izumi Kosuke
    • 雑誌名

      The American Journal of Human Genetics

      巻: 105 号: 5 ページ: 987-995

    • DOI

      10.1016/j.ajhg.2019.09.009

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The novel lncRNA CALIC upregulates AXL to promote colon cancer metastasis2019

    • 著者名/発表者名
      Kawasaki Y、Miyamoto M、Oda T、Matsumura K、Negishi L、Nakato R、Suda S、Yokota N、Shirahige K、Akiyama T.
    • 雑誌名

      EMBO reports

      巻: 20 号: 8

    • DOI

      10.15252/embr.201847052

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sensitive and robust assessment of ChIP-seq read distribution using a strand-shift profile2018

    • 著者名/発表者名
      Ryuichiro Nakato, Katsuhiko Shirahige
    • 雑誌名

      Bioinformatics

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Integrative study of hepatic fibrosis resolution mechanisms using single-cell RNA sequencing2021

    • 著者名/発表者名
      Eiko Saijou, Ryuichiro Nakato
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Single-cell RNA trajectory to infer dedifferentiation in Drosophila midgut2021

    • 著者名/発表者名
      Luis Augusto Eijy Nagai, Hiroki Nagai, Yuichiro Nakajima, Ryuichiro Nakato
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Codependency and mutual exclusivity for gene community detection from sparse single-cell transcriptome data2021

    • 著者名/発表者名
      Natsu Nakajima, Tomoatsu Hayashi, Katsunori Fujiki, Katsuhiko Shirahige, Tetsu Akiyama, Tatsuya Akutsu, Ryuichiro Nakato
    • 学会等名
      第10回生命医薬情報学連合大会 (IIBMP2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Identifying mutually exclusive gene sets from sparse scRNA-seq data2020

    • 著者名/発表者名
      Nakajima N., Hayashi T., Akiyama T., Akutsu T. and Nakato R.
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Large-scale analysis of multi-omics data toward the elucidation of epigenomic diversity2020

    • 著者名/発表者名
      中戸 隆一郎
    • 学会等名
      第2回 ASHBi数理生物研究集会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 群雄割拠のシングルセル情報解析:現状把握とその先2020

    • 著者名/発表者名
      中戸 隆一郎
    • 学会等名
      第9回生命医薬情報学連合大会 (IIBMP2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シングルセル解析のための情報解析技術の現状と展望2019

    • 著者名/発表者名
      中戸 隆一郎
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会, ワークショップ「細胞社会ダイバーシティーの統合的解明と制御に挑む1細胞・1分子計測の数理科学」(兼オーガナイザー)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Integrated analysis of gene expression and chromatin folding regulated by cohesin, cohesin loader and CTCF2019

    • 著者名/発表者名
      Ryuichiro Nakato
    • 学会等名
      第13回国際ゲノム会議
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] シングルセルRNA-seqのためのデータ高感度化及び数理モデリング手法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      中戸隆一郎
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] シングルセルデータから得られた遺伝子共発現ネットワークの比較解析2018

    • 著者名/発表者名
      仲嶋なつ, 林寛敦, 藤木克則, 秋山徹, 白髭克彦, 中戸隆一郎
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Comparative analysis of gene co-expression networks of Glioblastoma2018

    • 著者名/発表者名
      仲嶋なつ, 中戸隆一郎
    • 学会等名
      日本バイオインフォマティクス学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] Dockerプラットフォームを用いたシングルセル解析支援2021

    • 著者名/発表者名
      中戸 隆一郎
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      羊土社
    • ISBN
      9784758103961
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [図書] 実験医学別冊 クロマチン解析実践プロトコール2020

    • 著者名/発表者名
      中戸 隆一郎
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      羊土社
    • ISBN
      9784758122481
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] シングルセルRNA-seq情報解析最前線2019

    • 著者名/発表者名
      中戸 隆一郎
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      羊土社
    • ISBN
      9784758103831
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 1細胞解析技術講習会資料

    • URL

      https://singlecellanalysistutorial.readthedocs.io/en/latest/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
  • [備考] singlecell_jupyter (DockerHub)

    • URL

      https://hub.docker.com/r/rnakato/singlecell_jupyter

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] ヒト血管内皮エピゲノムデータベース

    • URL

      https://rnakato.github.io/HumanEndothelialEpigenome/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 1細胞解析パイプラインDockerイメージ

    • URL

      https://hub.docker.com/r/rnakato/singlecell_jupyter

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-07-04   更新日: 2023-01-30  

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