2018 年度研究成果報告書

生物画像シミュレーションのための計算システムの構築とその応用

研究課題

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研究課題/領域番号	15K12146
研究種目	挑戦的萌芽研究
配分区分	基金
研究分野	生命・健康・医療情報学
研究機関	国立研究開発法人理化学研究所
研究代表者	渡部匡己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, 研究員 (70599480)
研究期間 (年度)	2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード	生物画像シミュレーション / 全反射顕微鏡 / レーザー走査型共焦点顕微鏡
研究成果の概要	生体分子結合プロセスにおける協同性は、高分子、経路、細胞および生物のシステムレベルの特性に現れる集団的挙動を達成するために重要な生物学的機構として知られている。近年におけるデータサイエンスの技術の進歩は、協同性を測定する際の統計的不確実性を減らすことはできるが、測定過程から生じる系統的な不確実性の特定は、しばしば非経験的なため同定が非常に難しい。本研究では、生細胞イメージングシステムや画像処理方法が起因となる系統的な不確実性を定量的に評価するための包括的な方法を提案し、このような系統的誤差が、生体分子結合プロセスにおける協同性の計測から得られるデータの解釈に強く影響する一例を示した。
自由記述の分野	生物物理
研究成果の学術的意義や社会的意義	詳細な生物画像シミュレーションが実現することで、生物イメージングを行なう前にシステムを定量的に設計・評価・予想することができるようになる。具体的には、以下のことが将来的に実現できることを期待できる。[1] 理論モデルの予想・評価・修正、[2] 計測系の精度の評価・予想、[3] 系統的な効果・不確定性の評価・予想、[4] 実験計画と計測機器の設計・評価・改善・予想、[5] 試料の特性に合わせた特化型計測系の開発、などなど想像力は尽きない。本研究では、特に[3]の「計測における系統誤差の評価」を実現した。