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植物-微生物叢相互作用のマルチオミクス階層モデリングとその高速アルゴリズムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ0656
補助金の研究課題番号 21J21850 (2021-2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2021-2022)
応募区分国内
審査区分 小区分39010:遺伝育種科学関連
研究機関東京大学

研究代表者

Dang Tung  東京大学, 農学生命科学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2023年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワードintegrative analysis / variational inference / Bayesian model / variable selection / microbiome / metabolome / drought irrigation / stochastic optimization
研究開始時の研究の概要

High-dimensional multiomics microbiome data plays an important role in elucidating microbial communities’ interactions with their hosts and environment in critical diseases and ecological changes. I develop a novel framework, which is an extension of stochastic variational variable selection for high-dimensional microbiome data. My approach address a specific Bayesian mixture model for each of different types of omics data, to improve the accuracy and computational time of cluster process. I demonstrate integration of microbiome and metabolome from soybean, mice and human.

研究実績の概要

In my Ph.D. research (DC1), the methodologies of Random Forest with Forward Variable Selection (RF-FVS), Stochastic Variational Variable Selection (SVVS), and Integrative Stochastic Variational Variable Selection (I-SVVS) introduce crucial tools for multi-omics microbiome data analysis. These approaches effectively tackle challenges like high dimensionality, computational efficiency, and feature selection. While these methods have demonstrated their worth in analyzing 16S ribosomal RNA microbiome datasets, they do have limitations. Factors like short read lengths from sequencing, potential sequencing errors, and variability stemming from sequencing region choices can limit the accuracy and comprehensiveness of taxonomic profiles. Future expansions of these methodologies will involve comprehensive analyses integrating diverse host databases. These include the host genome, transcriptome, proteome, and metabolome, alongside microbiome databases covering whole metagenome, metatranscriptome, and metaproteome. This broader scope will accommodate various types of data, including multicategory data (e.g., copy number states: loss/normal/gain), binary data (e.g., mutation status), and count data (e.g., sequencing data).

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 3件、 オープンアクセス 4件、 査読あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] oFVSD: a Python package of optimized forward variable selection decoder for high-dimensional neuroimaging data2023

    • 著者名/発表者名
      Dang Tung、Fermin Alan S. R.、Machizawa Maro G.
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroinformatics

      巻: 17 ページ: 1-14

    • DOI

      10.3389/fninf.2023.1266713

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] An integrative framework of stochastic variational variable selection for joint analysis of multi-omics microbiome data2023

    • 著者名/発表者名
      Dang Tung、Fuji Yushiro、Kumaishi Kie、Usui Erika、Kobori Shungo、Sato Takumi、Toda Yusuke、Sakurai Kengo、Yamasaki Yuji、Tsujimoto Hisashi、Hirai Masami Yokota、Ichihashi Yasunori、Iwata Hiroyoshi
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: 1 ページ: 1-25

    • DOI

      10.1101/2023.08.18.553796

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Stochastic variational variable selection for high-dimensional microbiome data2022

    • 著者名/発表者名
      Dang Tung、Kumaishi Kie、Usui Erika、Kobori Shungo、Sato Takumi、Toda Yusuke、Yamasaki Yuji、Tsujimoto Hisashi、Ichihashi Yasunori、Iwata Hiroyoshi
    • 雑誌名

      Microbiome (Impact Factor: 16.837)

      巻: 10 号: 1 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1186/s40168-022-01439-0

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] oFVSD: A Python package of optimized forward variable selection decoder for high-dimensional neuroimaging data2022

    • 著者名/発表者名
      Dang Tung、Fermin Alan S. R.、Machizawa Maro G.
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: 1 ページ: 1-25

    • DOI

      10.1101/2022.12.25.521906

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Forward variable selection improves the power of random forest for high-dimensional microbiome data2022

    • 著者名/発表者名
      Dang, T. T. and Kishino, H.
    • 雑誌名

      Journal of Cancer Science and Clinical Therapeutics

      巻: 6 号: 01 ページ: 87-105

    • DOI

      10.26502/jcsct.5079147

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Stochastic variational variable selection for high-dimensional microbiome data2021

    • 著者名/発表者名
      Dang, Tung and Kumaishi, Kie and Usui, Erika and Kobori, Shungo and Sato, Takumi and Ichihashi, Yasunori and Yusuke, Toda and Yamasaki, Yuji and Tsujimoto, Hisashi and Iwata, Hiroyoshi
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: 1 ページ: 1-19

    • DOI

      10.1101/2021.10.04.462986

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] A method for clustering high-dimensional microbiome data and selecting representative microbial species2023

    • 著者名/発表者名
      Tung Dang and Hiroyoshi Iwata
    • 学会等名
      The 10th International Conference on Chemical and Biological Sciences (ICCBS 2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An integrative framework of stochastic variational variable selection for joint analysis of multi-omics microbiome data2023

    • 著者名/発表者名
      Tung Dang and Hiroyoshi Iwata
    • 学会等名
      Japanese Joint Statistical Meeting 2023, SESSION: Bayesian statistics
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Decoding time-course of saliency network of fMRI signals by EEG signals using optimized forward variable selection: a concurrent EEG-fMRI study2023

    • 著者名/発表者名
      Tung Dang, Kentaro Ono, Takafumi Sasaoka, Shigeto Yamawaki,and Maro G. Machizawa
    • 学会等名
      The Asia Pacific Signal and Information Processing Association (APSIPA), SPECIAL SESSION: Advanced Biomedical Signal Processing (II): Brain Signal Processing and Analysis Taipei, Taiwan.
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高次元マイクロバイオームデータのクラスタリン グと代表的な微生物種の選択を可能にする方2022

    • 著者名/発表者名
      Tung Dang and Hiroyoshi Iwata
    • 学会等名
      The 143rd Meeting of the Japanese Society of Breeding, Obihiro, Japan
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Stochastic variational variable selection for high-dimensional microbiome data2022

    • 著者名/発表者名
      Tung Dang and Hiroyoshi Iwata
    • 学会等名
      World Biological Science and Technology Conference 2022 (BioST 2022), Osaka, Japan
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Stochastic variational variable selection for high-dimensional microbiome data2022

    • 著者名/発表者名
      Tung Dang and Hiroyoshi Iwata
    • 学会等名
      The 2022 Annual Conference of the Japanese Society for Bioinformatics, Osaka, Japan
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Automatic package for optimized decoding of neuroimaging data supported by forward variable selection2022

    • 著者名/発表者名
      Tung Dang, Alan S. R. Fermin, and Maro G. Machizawa
    • 学会等名
      The 45th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society, Okinawa, Japan
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] youtube

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=b2i4vJpgTb0&t=3s

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] youtube

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=20OzVqPpn20

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

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公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-12-25  

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