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幾何学と関数データ解析による医学・生命科学の時空間データマイニング

研究課題

研究課題/領域番号 21K21316
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金
審査区分 1002:人間情報学、応用情報学およびその関連分野
研究機関京都大学

研究代表者

岡田 大瑚  京都大学, 医学研究科, 助教 (10911852)

研究期間 (年度) 2021-08-30 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード幾何学 / 関数データ解析 / 老化 / オミックス / 生命情報学 / オミックス解析 / 画像解析 / データマイニング / エピゲノム / バイオインフォマティクス / 画像 / 幾何 / 眼科学
研究開始時の研究の概要

近年の医学・生命科学研究では、時間構造と空間構造の両方を持ったデータからの情報抽出問題は様々な状況で現れる。本研究では、データ駆動的に時空間データの情報抽出を行う新規の解析手法を提案する。提案手法を用いて、臨床蛍光造影画像解析と時系列エピゲノミクス解析の課題に取り組む。これらは、臨床医学、基礎生命科学のそれぞれで代表的かつ重要性の高い時空間データからの情報抽出問題である。また、本研究で開発する手法は、臨床画像診断や次世代シークエンサーデータの解析に幅広く適用できると期待できる。

研究成果の概要

本研究では、幾何学や関数データ解析を用いた、時間構造や空間構造を持った医学・生命科学領域のデータ駆動的な解析を行うための新規のデータ解析手法を開発した。特に、加齢ゲノミクス領域において、非線形な加齢変化を網羅的に検出し、その代表的なパターンを分類する関数データ解析に基づく新規のDICNAP法を開発した。この手法を公共DNAメチル化データセットに適用することで、DNAメチル化マーカーの非線形な加齢変化の全体像をあきらかにすることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

加齢に過程で生じる変化には、線形なものだけでなく非線形な変化も数多くあることが知られている。本研究の学術的意義は、オミックスデータからデータ駆動的に加齢変化パターンの全体像を取得する関数データ解析に基づく手法を開発したことである。また、関数データ解析を用いたオミックス解析の有意義な実施例を示したことも意義の1つである。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Data-driven identification and classification of nonlinear aging patterns reveals the landscape of associations between DNA methylation and aging2023

    • 著者名/発表者名
      Okada Daigo、Cheng Jian Hao、Zheng Cheng、Kumaki Tatsuro、Yamada Ryo
    • 雑誌名

      Human Genomics

      巻: 17 号: 1 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1186/s40246-023-00453-z

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comparative Study of Transcriptome in the Hearts Isolated from Mice, Rats, and Humans2022

    • 著者名/発表者名
      Okada D, Okamoto Y, Io T, Oka M, Kobayashi D, Ito S, Yamada R, Ishii K, Ono K.
    • 雑誌名

      Biomolecules

      巻: 12 号: 6 ページ: 859-876

    • DOI

      10.3390/biom12060859

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mathematical model for the relationship between single-cell and bulk gene expression to clarify the interpretation of bulk gene expression data2022

    • 著者名/発表者名
      Okada Daigo、Zheng Cheng、Cheng Jian Hao
    • 雑誌名

      Computational and Structural Biotechnology Journal

      巻: 20 ページ: 4850-4859

    • DOI

      10.1016/j.csbj.2022.08.062

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Data-driven comparison of multiple high-dimensional single-cell expression profiles2021

    • 著者名/発表者名
      Okada Daigo、Cheng Jian Hao、Zheng Cheng、Yamada Ryo
    • 雑誌名

      Journal of Human Genetics

      巻: 67 号: 4 ページ: 215-221

    • DOI

      10.1038/s10038-021-00989-9

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cell population‐based framework of genetic epidemiology in the single‐cell omics era2021

    • 著者名/発表者名
      Okada Daigo、Zheng Cheng、Cheng Jian Hao、Yamada Ryo
    • 雑誌名

      BioEssays

      巻: 44 号: 1 ページ: 2100118-2100118

    • DOI

      10.1002/bies.202100118

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 1細胞トランスクリプトームデータを用いた遺伝子セット間の関係の探索2022

    • 著者名/発表者名
      Cheng Zheng, Man Wang, Ryo Yamada, Daigo Okada
    • 学会等名
      日本人類遺伝学会第67回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ATAC-seqデータの形の情報は生物学的知見をもたらす2022

    • 著者名/発表者名
      Jian Hao Cheng, Cheng Zheng, Ryo Yamada, Daigo Okada
    • 学会等名
      日本人類遺伝学会第67回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 1細胞発現プロファイルとバルク遺伝子発現解析の関係を表現する数理モデル2022

    • 著者名/発表者名
      Daigo Okada, Cheng Zheng, Jian hao Cheng
    • 学会等名
      日本人類遺伝学会第67回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 非線形な加齢変化に着目した 老化に対するDNAメチル化バイオマーカーの探索と分類2021

    • 著者名/発表者名
      Daigo Okada, Jian hao Cheng, Cheng Zheng, Ryo Yamada
    • 学会等名
      日本人類遺伝学会第66回大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Daigo Okada, Jian Hao Cheng, Ryo Yamada2021

    • 著者名/発表者名
      Information geometric approach to embed multiple single cell expression profiles into low dimensional coordinate space
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-10-22   更新日: 2024-01-30  

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