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細胞の状態を表現する確率モデルの構築と細胞核の動態解析への応用

研究課題

研究課題/領域番号 16K00414
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 生命・健康・医療情報学
研究機関立命館大学 (2019)
大阪電気通信大学 (2017-2018)
国立研究開発法人理化学研究所 (2016)

研究代表者

遠里 由佳子  立命館大学, 情報理工学部, 教授 (80346171)

研究期間 (年度) 2016-10-21 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード隠れマルコフモデル / ベイズ推定 / 確率的生成モデル / 時系列データ解析 / 表現型解析 / C. elegans / データ駆動型解析 / システム生物学 / 数理モデル / 時系列データ / データ駆動解析 / バイオインフォマティクス / 発生・分化 / 統計数学 / アルゴリズム / 画像 / 解析・評価
研究成果の概要

線虫の野生胚やRNAi胚の大規模な2次元タイムラプス顕微鏡画像データを画像処理して得た細胞核分裂動態の時空間定量データを解析に用いる(野生胚:N=1, RNAi胚:対象遺伝子549種類, 1遺伝子あたり約N=3)。時空間定量データから特徴抽出し、得られる時系列データからHMM(Hidden Markov Model)などの確率的生成モデルの構築を試みた。そして、時系列のパターン認識と分節化、野生胚の時系列を正常データとして学習したモデルを用いた異常検知の実現を目指した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

時系列データの分節化は、音声データやモーションキャプチャーデータなどでは重要な課題となっている。線虫の初期発生の時系列データから、HMMを基盤とするさまざまな確率的生成モデルを構築することで、時系列の分節化、認識、異常検知を実現し、人工データやシミュレーションデータを用いて、それらの分節化の精度比較を行なった。生命科学の分野で産出される非線形・多変量の時系列データに対して、こうした時系列の分節化や認識、異常検知のアプローチは、新たな計算表現型解析の実現を意味している。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件) 図書 (1件)

  • [学会発表] Data-driven analysis of female pronuclear migration by image-processing embryonic movies in Phenobank2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Tohsato, H. Okada, K. Kyoda, S, Onami
    • 学会等名
      22nd International C. elegans Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 公共データベースの顕微鏡画像を用いた細胞核分裂の定量計測と表現型解析2018

    • 著者名/発表者名
      遠里 由佳子, 岡田 初美, 京田 耕司, 大浪 修一
    • 学会等名
      生命医薬情報学連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] 特集号 生物学のデータと可視化 生命現象の時空間動態情報の可視化2020

    • 著者名/発表者名
      京田 耕司,ホー ケネス,糸賀 裕弥, 遠里 由佳子,大浪 修一
    • 総ページ数
      4
    • 出版者
      可視化情報学会誌
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2016-10-24   更新日: 2021-02-19  

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