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ラマン顕微鏡を用いた細胞状態同定とオミクスによる理解

研究課題

研究課題/領域番号 17J08992
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 生命・健康・医療情報学
研究機関東京大学

研究代表者

小林 鉱石  東京大学, 総合文化研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2018年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2017年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワードラマン分光 / トランスクリプトーム / 機械学習 / マイクロ流体デバイス
研究実績の概要

本研究は、1細胞のラマンスペクトルから細胞状態を同定し、オミクスにより分子的に理解することを目的としている。
本年度は、機械学習の手法を用い、細胞のラマンスペクトルから非破壊でトランスクリプトーム状態を推定できることを示し、特許出願をするとともに論文誌に投稿した。招待講演を含む複数の国際会議にも積極的に参加し、成果を宣伝した。また、マイクロ流体デバイスを使った生細胞のラマンタイムラプス計測を実現した。
ラマンスペクトルとオミクスデータの対応においては、昨年度の分裂酵母と大腸菌株に続き、異なる薬剤耐性を持つ黄色ブドウ球菌株に対して本手法が有効であることを示した。また、マウスの脳組織切片の空間分解ラマンスペクトルと対応する空間分解トランスクリプトームデータの対応を1細胞レベルで確認し、本手法が微生物のみならず哺乳類細胞でも組織レベルでも成り立つことを確認した。
マイクロ流体デバイスを使ったタイムラプス計測においては、流体デバイスで一般的に使われる高分子ポリマーのPDMSからのバックグラウンドシグナルを低減すべく、デバイスの改良を行った。結果、分裂酵母とラットの肝臓癌化細胞において、環境変動を与えた際のラマンスペクトルの変遷や細胞個性の評価に成功した。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Linear Regression Links Transcriptomic Data and Cellular Raman Spectra2018

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi-Kirschvink, K. J., Nakaoka, H., Oda, A., Kamei, K. F., Nosho, K., Fukushima, H., Kanesaki, Y., Yajima, S., Masaki, H., Ohta, K., Wakamoto, Y.
    • 雑誌名

      Cell Systems

      巻: 7 号: 1 ページ: 104-117

    • DOI

      10.1016/j.cels.2018.05.015

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Non-destructive prediction of transcriptomic profiles by Raman microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Koseki Kobayashi-Kirschvink
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Non-destructive prediction of transcriptomic profiles by Raman microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Koseki Kobayashi-Kirschvink
    • 学会等名
      Gordon Research Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Non-destructive prediction of transcriptomes from single-cell Raman spectra2018

    • 著者名/発表者名
      Koseki J. Kobayashi-Kirschvink, Hidenori Nakaoka, Arisa Oda, Ken-ichiro F. Kamei, Kazuki Nosho, Hiroko Fukushima, Yu Kanesaki, Shunsuke Yajima, Haruhiko Masaki, Kunihiro Ohta, Yuichi Wakamoto
    • 学会等名
      62nd Biophysics Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Linking transcriptomes and single-cell Raman spectra: Towards in-vivo omics analysis2018

    • 著者名/発表者名
      Koseki J. Kobayashi-Kirschvink, Hidenori Nakaoka, Arisa Oda, Ken-ichiro F. Kamei, Kazuki Nosho, Hiroko Fukushima, Yu Kanesaki, Shunsuke Yajima, Haruhiko Masaki, Kunihiro Ohta, Yuichi Wakamoto
    • 学会等名
      Winter Q-bio
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Correspondence Between Single-Cell Raman Spectra and Transcriptomes2017

    • 著者名/発表者名
      Koseki J. Kobayashi-Kirschvink, Hidenori Nakaoka, Arisa Oda, Kunihiro Ohta, Yuichi Wakamoto
    • 学会等名
      Single-Cell Biophysics: Measurement, Modulation, and Modeling
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [産業財産権] トランスクリプトーム推定装置およびトランスクリプトーム 推定方法2018

    • 発明者名
      小林鉱石、若本祐一
    • 権利者名
      小林鉱石、若本祐一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-234164
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] トランスクリプトーム推定装置およびトランスクリプトーム推定方法2017

    • 発明者名
      若本祐一、小林鉱石
    • 権利者名
      若本祐一、小林鉱石
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-234164
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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