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形態形成における全ゲノム転写制御ネットワークの高精度推定方法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K15132
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 発生生物学
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

鬼丸 洸  国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 基礎科学特別研究員 (30787065)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード深層学習 / 形態形成 / 転写制御配列 / ディープラーニング / ゲノム解析 / 転写制御 / 機械学習 / 遺伝子制御 / 次世代シーケンサー / ゲノム配列比較解析 / 進化発生学
研究成果の概要

本研究では深層学習を用いた形態形成における全ゲノム転写制御ネットワークの推定方法を目的とし、 "四肢形成におけるATAC‐seqを用いた制御配列候補の同定"による深層学習用訓練データの作成、"深層学習を応用した全ゲノム転写制御ネットワーク推定方法の確立"を試みた。前者においては四肢形成におけるATAC‐seqデータの取得に成功し、形態形成に関わる制御配列の特徴を解析し、プレプリントとして公開した。後者では、遺伝子制御配列の特徴を深層学習を用いて解析するプログラムの開発を行い、先行研究のパフォーマンスを上回るものの開発に成功、論文をプリプリントとして、ソフトウェアをgithubにおいて公開した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果における学術的な意義は、形態形成における転写制御配列について新たな特徴、傾向を発見し、転写制御と形態の多様性について理解を深めることに貢献したことにある。また、深層学習を用いた新たなゲノム配列の解析方法の提案が出来、ゲノム配列と生物の形態を結びつける研究が発展する上で礎となることが期待される。社会貢献としては、本研究は、ヒトの個々のゲノム配列に対する新たな解釈を行う上で、基礎的な知見が得られ、技術開発のさきがけとなる成果が得られたと考えている。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 オープンアクセス 4件、 査読あり 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Developmental hourglass and heterochronic shifts in fin and limb development2020

    • 著者名/発表者名
      Koh Onimaru、Kaori Tatsumi、Chiharu Tanegashima、Mitsutaka Kadota、Osamu Nishimura、Shigehiro Kuraku
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2020.01.10.901173

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] The evolutionary origin of developmental enhancers in vertebrates: Insights from non‐model species2020

    • 著者名/発表者名
      Koh Onimaru
    • 雑誌名

      Development, Growth & Differentiation

      巻: - 号: 5 ページ: 326-333

    • DOI

      10.1111/dgd.12662

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Systems biology approach to the origin of the tetrapod limb2019

    • 著者名/発表者名
      Koh Onimaru, Luciano Marcon
    • 雑誌名

      arXiv

      巻: arXiv:1907.02730

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A regulatory-sequence classifier with a neural network for genomic information processing2018

    • 著者名/発表者名
      Onimaru Koh、Nishimura Osamu、Kuraku Shigehiro
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: - ページ: 355974-355974

    • DOI

      10.1101/355974

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] A staging table for the embryonic development of the brownbanded bamboo shark (Chiloscyllium punctatum)2018

    • 著者名/発表者名
      Onimaru Koh、Motone Fumio、Kiyatake Itsuki、Nishida Kiyonori、Kuraku Shigehiro
    • 雑誌名

      Developmental Dynamics

      巻: 247 号: 5 ページ: 712-723

    • DOI

      10.1002/dvdy.24623

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Predicting gene regulatory regions with a convolutional neural network for processing double-strand genome sequence information2019

    • 著者名/発表者名
      Koh Onimaru, Osamu Nishimura, Shigehiro Kuraku
    • 学会等名
      2019年日本バイオインフォマティクス学会年会・第8回生命医薬情報学連合大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Deep learning を用いた転写因子結合配列の予測用いた転写因子結合配列の予測いた転写因子結合配列の予測転写因子結合配列の予測の予測予測2019

    • 著者名/発表者名
      鬼丸 洸
    • 学会等名
      Rinkai Hackathon 2019 with DDBJing
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Omics approaches to the fin-to-limb evolution2019

    • 著者名/発表者名
      Koh Onimaru, Kaori Tatsumi, Chiharu Tanegashima, Mitsutaka Kadota, Osamu Nishimura, Shigehiro Kuraku
    • 学会等名
      EMBO Workshop: Limb Development and Regeneration: New Tools for a Classic Model System EMBL Barcelona
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Genome-wide comparison of gene regulation in fin and limb development2019

    • 著者名/発表者名
      Koh Onimaru, Kaori Tatsumi, Chiharu Tanegashima, Mitsutaka Kadota, Osamu Nishimura, Shigehiro Kuraku
    • 学会等名
      The 52th annual meeting of JSDB
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Systematic comparison of gene regulation in fin and limb development2019

    • 著者名/発表者名
      Koh Onimaru, Kaori Tatsumi, Chiharu Tanegashima, Mitsutaka Kadota, Osamu Nishimura, Shigehiro Kuraku
    • 学会等名
      JAPANESE SOCIETY of DEVELOPMENTAL BIOLOGISTS
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Sequence-based prediction of regulatory genomic regions with an improved deep-learning method2018

    • 著者名/発表者名
      Koh Onimaru
    • 学会等名
      International Society for Computational Biology
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 複合的アプローチによる鰭から四肢への形態進化における分子機序の研究2017

    • 著者名/発表者名
      鬼丸 洸
    • 学会等名
      遺伝研研究集会「進化遺伝学における実験的研究と理論的研究の融合」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A deeply conserved Turing mechanism in the fin and limb development2017

    • 著者名/発表者名
      Koh Onimaru, Luciano Marcon, Marco Musy, Mikiko Tanaka, James Sharpe
    • 学会等名
      the Pan-American Society for Evolutionary Developmental Biology
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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