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大量ゲノム情報に対する配列相同性検索を中心とする大規模配列解析の研究

研究課題

研究課題/領域番号 12J08766
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 生体生命情報学
研究機関東京工業大学

研究代表者

鈴木 脩司  東京工業大学, 大学院情報理工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2012 – 2014
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード配列相同性検索 / メタゲノム解析 / GPU / GPGPU
研究実績の概要

DNA配列の読み取り技術は日々進歩しており, 単位時間当たりの解読量は急速に増加する傾向にある. さらに, 現在, 新しいDNA配列の読み取り技術を用いた次々世代シークエンサが開発され, 十倍以上の大量なデータが読み取れるようになると予想されている. このため, 次々世代シークエンサに対応可能な高速な配列解析の技術が必要とされている.
本研究は大規模配列解析の高速化という観点から次世代、そして次々世代DNAシークエンサに対応したメタゲノムの配列の高速な配列相同性検索ツールの開発を行うものである.
第三年度は第一年度で提案したsuffix arrayによる類似度に基づく可変長文字列比較による配列相同性検索の高速化した手法であるGHOSTXがPLOS ONE誌に掲載され、第二年度で提案したデータベースの部分文字列のクラスタリング情報を用いた配列相同性検索の手法であるGHOSTZがBioinformatics誌に掲載されることが決まった. また, このGHOSTZをgraphic processing unit(GPU)を用いて高速な配列相同性検索を行う手法を提案し, GHOSTZ-GPUソフトウェアとして実装を行った. このGHOSTZ-GPUを実際のメタゲノムのデータを利用して検証したところ, 12 CPU threadsと3 GPUsを利用した場合, GHOSTZの12 CPU threads利用時よりも最大約7倍の速度向上が得られ, この成果をGPU Technology Conference 2015にてポスター発表を行った.

現在までの達成度 (段落)

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

今後の研究の推進方策

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Faster sequence homology searches by clustering subsequences2015

    • 著者名/発表者名
      Shuji Suzuki, Masanori Kakuta, Takashi Ishida, Yutaka Akiyama
    • 雑誌名

      Bioinformatics

      巻: 31 号: 8 ページ: 1183-1190

    • DOI

      10.1093/bioinformatics/btu780

    • 説明
      【掲載確定】印刷中
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] GHOSTX : An Improved Sequence Homology Search Algorithm Using a Query Suffix Array and a Database Suffix Array2014

    • 著者名/発表者名
      Shuji Suzuki, Masanori Kakuta, Takashi Ishida, Yutaka Akiyama
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 9 号: 8 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0103833

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] GHOSTM: A GPU-Accelerated Homology Search Tool for Metagenomics2012

    • 著者名/発表者名
      Suzuki S, Ishida T, Kurokawa K, Akiyama Y
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 7 号: 5 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0036060

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] GHOSTZ-GPU : Fast Protein Sequence Homology Search on GPUs2015

    • 著者名/発表者名
      Shuji Suzuki, Masanori Kakuta, Takashi Ishida, Yutaka Akiyama
    • 学会等名
      GPU Technology Conference 2015
    • 発表場所
      アメリカ合衆国, San Jose McEnery Convention Center
    • 年月日
      2015-03-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Accelerating identification of frequent k-mers in DNA sequences with GPU2014

    • 著者名/発表者名
      Shuji Suzuki, Masanori Kakuta, Takashi Ishida, Yutaka Akiyama
    • 学会等名
      GPU Technology Conference2014
    • 発表場所
      San Jose McEnery Convention Center(アメリカ合衆国)
    • 年月日
      2014-03-24
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] データベースの部分文字列クラスタリングによるアミノ酸配列相同性検索の高速化2013

    • 著者名/発表者名
      鈴木脩司, 石田貴士, 秋山泰
    • 学会等名
      情報処理学会 バイオ情報学研究会 第34回研究会
    • 発表場所
      沖縄科学技術大学院大学メインキャンパス(沖縄県)
    • 年月日
      2013-06-27
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] An Ultra-fast Computing Pipeline for Metagenome Analysis with CPUs2013

    • 著者名/発表者名
      Shuji Suzuki, Takashi Ishida, Yutaka Akiyama
    • 学会等名
      GPU Technology Conference2013
    • 発表場所
      San Jose McEnery Convention Center (アメリカ合衆国)
    • 年月日
      2013-03-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] An Ultra-Fast Computing Pipeline for Metagenome Analysis with Next-Generation DNA Sequencers2012

    • 著者名/発表者名
      Shuji Suzuki, Takashi Ishida, Yutaka Akiyama
    • 学会等名
      the International Conference on High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis (SC '12)
    • 発表場所
      Salt Palace Convention Center (アメリカ合衆国)
    • 年月日
      2012-11-13
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Suffix arrayを用いた高速な配列相同性検索の改良とエピゲノムヘの対応2012

    • 著者名/発表者名
      鈴木脩司, 石田貴士, 秋山泰
    • 学会等名
      情報処理学会 バイオ情報学研究会 第29回研究会
    • 発表場所
      沖縄科学技術大学院大学メインキャンパス(沖縄県)
    • 年月日
      2012-06-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.bi.cs.titech.ac.jp/ghostm/

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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