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2016 年度 実績報告書

新規ビッグデータ解析手法による精神神経系診断薬開発法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 26330325
研究機関東京農工大学

研究代表者

石井 一夫  東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 特任教授 (60449238)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード数理モデル化 / 次元削減 / 判別分析 / 汎化 / うつ病 / 総合失調症 / 双極性障害 / 臨床診断薬
研究実績の概要

数理モデル作成の問題点として、訓練データを用いて作成した数理モデルが、テストデータでもいかに精度よく識別できるかということが重要である。すなわち過学習をいかに減らし、汎化性能の高いモデルを作成するかということである。そのためには、モデルに用いる説明変数をできるだけ減らした上で精度のいいモデルを作成ことがポイントである。
昨年度までに、PCRを用いた遺伝子の発現定量解析についてある程度絞り込んだ説明変数(発現遺伝子マーカー)を総当たりで組み合わせてそのうつ病診断に対する識別精度を検討し、5個まで絞り込んだ発現遺伝子マーカーセットを用いて精度の高いモデルが作成できることを示した。本年度は、この発現遺伝子マーカーセットによる数理モデルが、うつ病以外の精神神経系疾患、すなわち、総合失調症、双極性障害に対する識別精度はどうなのかを調べることで、その汎化性能をさらに詳細に検討した。
その結果、今回の数理モデルは、うつ病と健常者のみならず、うつ病とうつ病以外の精神神経系疾患(総合失調症や双極性障害)も識別できるモデルであることを示した。しかしながら、うつ病と健常者のみの間での識別精度(感度85%、特異度89%)よりも、うつ病検体とうつ病以外の検体(総合失調症、双極性障害、健常者)での精度はやや落ちることがわかった(感度64%、特異度67.9%)。
したがって、これらのマーカーセットを用いた数理モデルは、うつ病と健常者は識別精度よく識別できるが、うつ病検体と他の精神神経系疾患などを含む検体との間の識別精度はやや落ちるため、うつ病特異的な臨床診断薬としての能力はやや劣っていることが示された。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件、 招待講演 4件) 図書 (3件)

  • [雑誌論文] Gene expression-based biological test for major depressive disorder; an advanced study2017

    • 著者名/発表者名
      Watanabe S, Numata S, Iga J, Kinoshita M, Umehara H, Ishii K, Ohmori T
    • 雑誌名

      Neuropsychiatr Dis Treat.

      巻: 13 ページ: 535-541

    • DOI

      https://doi.org/10.2147/NDT.S120038

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] ディープラーニングを学ぶための指針とリソース~人工知能の利活用を進めるために~2017

    • 著者名/発表者名
      石井一夫
    • 雑誌名

      研究開発リーダー

      巻: 13 ページ: 37-40

  • [学会発表] 機械学習及び人工知能による農作物の表現型予測2017

    • 著者名/発表者名
      石井一夫
    • 学会等名
      "未来へのバイオ技術" 勉強会「ICTと農業をつなぐ~AI(アグリインフォマティクス)の現状と展望」
    • 発表場所
      (一財)バイオインダストリー協会(東京都中央区)
    • 年月日
      2017-03-22 – 2017-03-22
    • 招待講演
  • [学会発表] 次世代シークエンサーを用いたうつ病の末梢白血球のトランスクリプトーム解析2016

    • 著者名/発表者名
      沼田周助、石井一夫、大森哲郎
    • 学会等名
      第49回 精神神経系薬物治療研究報告会
    • 発表場所
      千里ライフサイエンスセンター(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2016-12-02 – 2016-12-02
  • [学会発表] Shell scripting-based mathematical modeling for transcriptome data with bootstrapping and parallel computing2016

    • 著者名/発表者名
      Ishii K, Nakamura K, Tounaka N
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Laboratory Meegtings & Courses Program, Biological Data Science 2016
    • 発表場所
      Cold Spring Harbor Laboratory, NY, USA
    • 年月日
      2016-10-24 – 2016-10-26
    • 国際学会
  • [学会発表] シェルスクリプトを用いたパラレルモンテカルロ法の構築と生物工学への応用2016

    • 著者名/発表者名
      石井一夫、中村和敬、當仲寛哲
    • 学会等名
      第68回日本生物工学会大会
    • 発表場所
      富山国際会議場、ANAクラウンプラザホテル富山(富山県富山市)
    • 年月日
      2016-09-28 – 2016-09-30
  • [学会発表] 網羅的遺伝子発現情報から重要遺伝子群を選択する方法の確立2016

    • 著者名/発表者名
      小林拓嗣、古崎 利紀、石井一夫、有江力、山形洋平
    • 学会等名
      第68回日本生物工学会大会、シンポジウム「生命ビッグデータ の利活用による生物工学のイノベーション」
    • 発表場所
      富山国際会議場、ANAクラウンプラザホテル富山(富山県富山市)
    • 年月日
      2016-09-28 – 2016-09-30
    • 招待講演
  • [学会発表] パラレルモンテカルロ法を用いた表現型予測分析のための数理モデル作成法の検討とその性能評価2016

    • 著者名/発表者名
      石井一夫、小林拓嗣、古崎利紀、山形洋平
    • 学会等名
      日本プロテオーム学会2016年会
    • 発表場所
      北里大学薬学部 白金キャンパス(東京都港区)
    • 年月日
      2016-07-29 – 2016-07-29
  • [学会発表] 機械学習システムによる人工知能の生物工学への応用2016

    • 著者名/発表者名
      石井一夫、古崎利紀、中村 和敬、當仲 寛哲
    • 学会等名
      第68回日本生物工学会大会、シンポジウム「生命ビッグデータ の利活用による生物工学のイノベーション」
    • 発表場所
      富山国際会議場、ANAクラウンプラザホテル富山(富山県富山市)
    • 年月日
      2016-07-28 – 2016-07-29
    • 招待講演
  • [学会発表] 機械学習及び人工知能による農作物の表現型予測2016

    • 著者名/発表者名
      石井一夫
    • 学会等名
      第2回アグリプラットフォームコンソーシアムミーティング
    • 発表場所
      農林水産省(東京都千代田区)
    • 年月日
      2016-07-08 – 2016-07-08
    • 招待講演
  • [図書] Rとグラフで理解する生命科学のための統計入門2017

    • 著者名/発表者名
      石井一夫
    • 総ページ数
      212
    • 出版者
      羊土社
  • [図書] あたらしい人工知能の教科書 プロダクト/サービス開発に必要な基礎知識2016

    • 著者名/発表者名
      多田智史、石井一夫
    • 総ページ数
      352
    • 出版者
      翔泳社
  • [図書] 科学技術計算のためのPython-確率・統計・機械学習2016

    • 著者名/発表者名
      石井一夫、加藤公一、小川史恵
    • 総ページ数
      297
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス

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公開日: 2018-01-16  

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