がん細胞システムへの影響解明のための高次元統計的モデリング手法の開発

• 研究領域: システム的統合理解に基づくがんの先端的診断、治療、予防法の開発
• 研究課題/領域番号: 25134713
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 複合領域
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 松井 秀俊 九州大学, 数理(科)学研究科(研究院), 助教 (90633305)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円); 2013年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
• キーワード: トランスオミックス解析 / 繰り返し測定データ解析 / 多変量解析 / 高次元データ / 非線形モデリング

研究実績の概要

生命活動のシステムを同定する上で重要となるオミックス間解析として，DNAのメチル化レベルや発現量，そして代謝産物の検出値のデータから，生命情報の因果関係を明らかにするための統計的手法の構築を行った．計測されたデータの一部は，時間経過あるいは遺伝子座標に応じて繰り返し観測値を得ているため，これらの情報を包括的かつ適切に扱うための統計モデルを構成する必要がある．
まず，DNAのメチル化レベルと，その進行によって減少する転写産物の生成量についての関係をモデル化することで，両者の因果関係を明らかにすることを試みた．DNAメチル化レベルのデータは，複数の遺伝子座標において観測値が得られている．本研究では，メチル化レベルのデータを遺伝子座標の関数とみなし，関数データとして扱った．関数データを対象とした解析は，近年の統計学において繰り返し測定データを解析するための有効な手法として，幅広い分野で適用されている．そして，メチル化データと，転写産物の生成量との関係を，関数回帰モデルによって表現し，モデルに含まれるパラメータを推定し，得られたモデルを評価する方法を提案した．これにより，メチル化レベルと転写産物との関係性を表す係数曲線を得ることができ，遺伝子座標に応じた両者間の関係を考察できる．
また，転写産物と，代謝産物の生成との関係を明らかにするための統計的アプローチも行った．転写産物と代謝の関係性の全体像は非常に複雑な構造を有しているため，本研究ではポリアミン代謝に着目し，主流となる代謝産物を中心とした代謝の関係性をモデル化した．転写産物，代謝産物は共に，時間の繰り返し測定データとして与えられているため，これらの関係を適切に表現するためのモデルを構築すべきであるが，今回計測されたデータは計測時点数が少なかったため，各時点で別個に解析を行った．
上記研究成果は現在論文として執筆中である．

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Mathematical analysis predicts imbalanced IDH1/2 expression associates with 2-HG-inactivating β-oxygenation pathway in colorectal cancer (2015)
  • 著者名/発表者名: Koseki, J., Colvin, H., Fukusumi, T., Nishida, N., Konno, M., Kawamoto, K., Tsunekuni, K., Matsui, H., Doki, Y., Mori, M. and Ishii, H.
  • 雑誌名: International Journal of Oncology 巻: 46 号: 3 ページ: 1181-1191
  • DOI: 10.3892/ijo.2015.2833
  • 査読あり
• [雑誌論文] Variable selection for varying coefficient models with the sparse regularization (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsui, H. and Misumi, T.
  • 雑誌名: Computational Statistics 巻: 30 号: 1 ページ: 43-55
  • DOI: 10.1007/s00180-014-0520-3
  • NAID: 120005526397
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Pyruvate kinase M2, but not M1, allele maintains immature metabolic states of murine embryonic stem cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Konno, M., Ishii, H., Koseki, J., Tanuma, N., Nishida, N., Kawamoto, K., Nishimura, T., Nakata, A., Matsui, H., Noguchi, K., Ozaki, M., Noguchi, Y., Shima, H., Gotoh N., Nagano, H., Doki, Y. and Mori, M.
  • 雑誌名: Regenerative Therapy 巻: 1 ページ: 63-71
  • DOI: 10.1016/j.reth.2015.01.001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Variable and boundary selection for functional data via multiclass logistic regression modeling (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsui, H.
  • 雑誌名: Computational Statistics and Data Analysis 巻: 78 ページ: 176-185
  • DOI: 10.1016/j.csda.2014.04.015
  • NAID: 120005527740
  • 査読あり
• [学会発表] Selection of variable and classification boundary by functional logistic regression (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsui, H.
  • 学会等名: 7th International Conference of the ERCIM WG on Computational and Methodological Statistics
  • 発表場所: University of Pisa
  • 年月日: 2014-12-05 – 2014-12-09
  • 招待講演
• [学会発表] Regression models for functional data and variable selection via the sparse regularization (2014)
  • 著者名/発表者名: 松井秀俊
  • 学会等名: 2014年度科研費ワークショップ "Workshop on Statistical Methods for Large Complex Data"
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2014-11-10 – 2014-11-12
• [学会発表] スパース正則化に基づく関数多変量回帰モデルの推定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松井秀俊
  • 学会等名: 2014年度統計関連学会連合大会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2014-09-14 – 2014-09-16
• [学会発表] Variable selection in multivariate linear models for functional data (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsui, H.
  • 学会等名: 21st Conference on Computational Statistics
  • 発表場所: The International Conference Center Geneva
  • 年月日: 2014-08-19 – 2014-08-22
• [学会発表] 関数データに基づく多変量回帰モデルとスパース正則化による推定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松井秀俊
  • 学会等名: 統計サマーセミナー2014
  • 発表場所: 森秋旅館
  • 年月日: 2014-08-01 – 2014-08-04
• [備考] 九州大学-研究者情報
  • URL: http://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/search/details/K004601/index.html