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質量顕微鏡データによる脳内環境の解読に向けた数理基盤の構築

研究課題

研究課題/領域番号 16KT0134
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分特設分野
研究分野 連携探索型数理科学
研究機関大分大学

研究代表者

末谷 大道  大分大学, 理工学部, 教授 (40507167)

研究分担者 矢尾 育子  関西学院大学, 理工学部, 教授 (60399681)
研究期間 (年度) 2016-07-19 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード質量分析イメージング / 多様体学習 / 計算トポロジー / 機械学習 / 神経変性疾患 / バイオマーカー / 多変量データ解析
研究成果の概要

本研究では、様々な生体試料から計測されるIMSイメージングデータに対して、多変量解析法に基づく次元縮約などの統計的機械学習手法を適用することにより、神経変性疾患に関与する分子種の発見を目指した。IMSイメージングデータからの特徴抽出としてパーシステントダイアグラムに着目し、多様体学習によって遺伝子ノックアウトマウスと正常脳マウスの脳構造の差異を調査した結果、灰白質・ 白質・切片試料に塗布するマトリクスに関与する物質と大きく3分類され、さらに、その中で複数の特徴的なクラスター成分に分かれることがわかった。また、 野生型とノックアウト型にも有意な差が現れる物質も存在することがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果を発展させることで、遺伝子改変に伴う脳内環境の変化を検出するためのデータ解析法を提案し、多数のサンプルを用いた大規模な解析を通じて、パーキンソン病やレビー小体型認知症などの神経変性疾患に関与するバイオ・マーカーの候補の発見に繋がる。

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

    (7件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Sulfatide species with various fatty acid chains in oligodendrocytes at different developmental stages determined by imaging mass spectrometry2017

    • 著者名/発表者名
      Yukie Hirahara, Taketoshi Wakabayashi, Tetsuji Mori, Taro Koike, Ikuko Yao, Masayuki Tsuda , Koichi Honke, Hitoshi Gotoh, Katsuhiko Ono, Hisao Yamada.
    • 雑誌名

      Journal of Neurochemistry

      巻: 140 号: 3 ページ: 435-450

    • DOI

      10.1111/jnc.13897

    • NAID

      120006778373

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microscopic visualization of testosterone in mouse testis by use of imaging mass spectrometry.2016

    • 著者名/発表者名
      Shimma, S., Kumada, H-O., Taniguchi, H., Konno, A., Yao, I., Furuta, K., Matsuda, T. and Ito, S.
    • 雑誌名

      Analytical and bioanalytical chemistry

      巻: 408 号: 27 ページ: 7607-7615

    • DOI

      10.1007/s00216-016-9594-9

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 多様体学習によるマウス脳質量顕微鏡イメージングデータの解析2019

    • 著者名/発表者名
      末谷 大道、衞藤 史博、矢尾 育子
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] A manifold learning approach to imaging mass spectrometry analysis in the mice brains2018

    • 著者名/発表者名
      Hiromichi Suetani, Fumihiro Eto, Ikuko Yao
    • 学会等名
      48th Annual Meeting of the Society for Neuroscience 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高次元空間に散らばる対象の隠れた構造を求めて2018

    • 著者名/発表者名
      末谷大道
    • 学会等名
      研究会「第5回非線形現象の捉え方」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 超解像イメージングによるシナプス伝達制御機構の解析2017

    • 著者名/発表者名
      矢尾育子
    • 学会等名
      第94回日本生理学会大会
    • 発表場所
      アクトシティ浜松(静岡県浜松市)
    • 年月日
      2017-03-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Mass spectrometry imaging for transitional condition of a drug to the mouse brain2016

    • 著者名/発表者名
      Ikuko Yao
    • 学会等名
      第1回国際マスイメージングセンターミーティング
    • 発表場所
      浜松医科大学(静岡県浜松市)
    • 年月日
      2016-10-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-07-20   更新日: 2023-03-08  

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