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2020 年度 実施状況報告書

1細胞空間トランスクリプトームによる細胞内と細胞間の統合ネットワーク推定手法開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K19915
研究機関筑波大学

研究代表者

土屋 貴穂  筑波大学, 医学医療系, 助教 (70853167)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワードバイオインフォマティクス / システムバイオロジー / 1細胞空間トランスクプリプトーム / 細胞間相互作用 / 数理モデリング / 解析ツール開発
研究実績の概要

細胞間シグナリングなど周辺環境が細胞の内部状態に与えている影響が、多細胞システムの理解・予測・操作にとって重要である。近年、多細胞の位置情報も取得して解析する、1細胞空間トランスクリプトームの計測手法が登場した。これにより、細胞の周辺環境が細胞のトランスクリプトームへ及ぼす影響をモデル化できると期待される。一方で、既存の1細胞空間トランスクリプトームデータの解析手法は、細胞間相互作用の解釈性や定量性に課題があった 。そこで、本研究課題では、着目したい細胞間相互作用を陽にモデル化に組み込みつつ、細胞間相互作用を推定することを目的としたCCPLSという新規手法を開発した。本手法では、細胞ごとの特徴量と回帰した重み係数の関係からトランスクリプトームが周辺環境から受ける影響を評価できる。現在、シミュレーションデータ、および、既に論文で公開されている実データを増やして本提案手法の評価を続けている。ここまでの研究成果を社会発信するべく論文投稿を準備中である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の研究構想であったネットワーク推定から方向性を転換して、回帰モデルを採用した。方向性の転換があったものの現在の方針でも、当初の目的である細胞間相互作用の抽出をする見込みがたったため。

今後の研究の推進方策

今後は、モデルの拡張とモデルを実データに応用する二つの方向性で研究を展開する。一つ目のモデルの拡張では、現在、陽に扱っていない細胞間相互作用をモデルに組み込む。二つ目の実データへの応用では、現在開発中の提案手法を公共データベースに応用して、生物学的な知見を新規に得ることを目指す。

次年度使用額が生じた理由

当初の計画では旅費を計上していたが、コロナ禍でこれら旅費を使用する必要がなくなったのが主な理由である。これらにあてる予定であった金額が主に次年度使用額となっている。これら次年度使用額では、計算機利用料金など計算機シミュレーションに必要な用途に使用する予定である、

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Trans-omic analysis reveals obesity-associated dysregulation of inter-organ metabolic cycles between the liver and skeletal muscle2021

    • 著者名/発表者名
      Egami R.、Kokaji T.、Hatano A.、Yugi K.、Eto M.、Morita K.、Ohno S.、Fujii M.、Hironaka K.、Uematsu S.、Terakawa A.、Bai Y.、Pan Y.、Tsuchiya T.、Ozaki H.、Inoue H.、Uda S.、Kubota H.、Suzuki Y.、Matsumoto M.、Nakayama K.I.、Hirayama A.、Soga T.、Kuroda S.
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 24 ページ: 102217~102217

    • DOI

      10.1016/j.isci.2021.102217

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Stability of RNA sequences derived from the coronavirus genome in human cells2020

    • 著者名/発表者名
      Wakida Hiroyasu、Kawata Kentaro、Yamaji Yuta、Hattori Emi、Tsuchiya Takaho、Wada Youichiro、Ozaki Haruka、Akimitsu Nobuyoshi
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 527 ページ: 993~999

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2020.05.008

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transomics analysis reveals allosteric and gene regulation axes for altered hepatic glucose-responsive metabolism in obesity2020

    • 著者名/発表者名
      Kokaji T.、Hatano A.、Ito Y.、Yugi K.、Eto M.、Morita K.、Ohno S.、Fujii M.、Hironaka K.、Egami R.、Terakawa A.、Tsuchiya T.、Ozaki H.、Inoue H.、Uda S.、Kubota H.、Suzuki Y.、Ikeda K.、Arita M.、Matsumoto M.、Nakayama K.I.、Hirayama A.、Soga T.、Kuroda S.
    • 雑誌名

      Science Signaling

      巻: 13 ページ: 1236~1236

    • DOI

      10.1126/scisignal.aaz1236

    • 査読あり
  • [学会発表] CellCellTopic:cell-cell interaction analysis by Dirichlet multinomial regression topic modeling2020

    • 著者名/発表者名
      Takaho Tsuchiya and Haruka Ozaki
    • 学会等名
      日本バイオインフォマティクス学会 2020年年会 第9回生命医薬情報学連合大会(IBMP2020)

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公開日: 2021-12-27  

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