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2017 年度 実績報告書

多階層システム生物学におけるデータ駆動科学の展開

公募研究

研究領域スパースモデリングの深化と高次元データ駆動科学の創成
研究課題/領域番号 16H01525
研究機関北海道大学

研究代表者

小松崎 民樹  北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (30270549)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワードラマン分光イメージング / スパースモデリング / バイオイメージング / 植物器官の均一性
研究実績の概要

例えば、乳がん細胞のラマンイメージングは、波数毎に画像のスパース性が異なる。すなわち、ある波数における画像は実空間においてスパースであるのに対し、別の波数では(日常生活における写真のように)自然画像に近く差空間においてスパースである。そのため、ある空間におけるスパース性を前提として展開する通常のスパースモデリングが適用できない。そこで、ラマン分光計測に対するスパースモデリングとして近年その可能性が論じられているCoded Aperture Snapshot Spectral Imager (CASSI) に対して、東工大・科技創成研究院小野峻佑助教が開発している画像の滑らかさ及び周波数成分の離散コサイン基底の少なさを要請する手法を融合し、ノイズ付加に対する復元可能性を検証した。従来法のCASSIでは全変動(Total variation、TV)を正則項として付与し、画像の滑らかさを要請するが、更に離散コサイン変換後の周波数成分のスパース性を要請する。従来手法に対し、波数空間のスパース性も要請する本手法は、測定誤差から期待される結果よりも画像/スペクトル, 共に良い復元結果を与えることなどが判明した。

植物器官は個体に依らずほぼ同形・同サイズの形状を獲得する驚くべき相同性や再現性を持つ.しかしながら,細胞レベルでは形状やサイズが多様であり,植物がどのように多様性をコントロールして最終形状に至るかは未だ解明されていない.我々は植物器官に点在する毛細胞が器官サイズに与える影響に着眼した。シミュレーションモデルで予言された毛細胞の周りの引張応力への微小管応答が野生型と変異体でどの程度異なるかを定量化することで,局所的な力学変化が全体の器官サイズに与える影響を明らかにした.

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 2件、 招待講演 6件)

  • [国際共同研究] リヨン高等師範学校(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      リヨン高等師範学校
  • [国際共同研究] マックスプランク研究所(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      マックスプランク研究所
  • [国際共同研究] ストックホルム大学(スウェーデン)

    • 国名
      スウェーデン
    • 外国機関名
      ストックホルム大学
  • [雑誌論文] Mechanical Shielding of Rapidly Growing Cells Buffers Growth Heterogeneity and Contributes to Organ Shape Reproducibility2017

    • 著者名/発表者名
      Hervieux Nathan、Tsugawa Satoru、Fruleux Antoine、Dumond Mathilde、Routier-Kierzkowska Anne-Lise、Komatsuzaki Tamiki、Boudaoud Arezki、Larkin John C.、Smith Richard S.、Li Chun-Biu、Hamant Olivier
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: 27 ページ: 3468~3479.e4

    • DOI

      10.1016/j.cub.2017.10.033

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 一細胞ラマン計測と情報科学の高度融合による情報計測技術2018

    • 著者名/発表者名
      小松崎 民樹
    • 学会等名
      2017年度第2回バイオ単分子研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Mulitivariate Data-driven approach to Raman Hyper-spectral Images to Diagnose Non-alcoholic Fatty Liver Disease(NAFLD)2018

    • 著者名/発表者名
      Khalifa Mohammad Helal, Harsono Cahyadi, J. Nicholas Taylor, Akira Okajima, Yasuaki Kumamoto, Hideo Tanaka, Yoshinori Harada, Tamiki Komatsuzaki
    • 学会等名
      2017年度日本生物物理学会北海道支部例会
  • [学会発表] 1細胞ラマン分光イメージングと情報科学のinterdependentな融合を目指して2018

    • 著者名/発表者名
      小松崎 民樹
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 試行回数の少ない悪腕存在チェックアルゴリズム2018

    • 著者名/発表者名
      田畑 公次, 中村 篤祥, 本多 淳也, 小松崎 民樹
    • 学会等名
      人工知能学会第106回人工知能基本問題研究会
  • [学会発表] 多階層システム生物学におけるデータ駆動科学の展開2017

    • 著者名/発表者名
      田畑 公次
    • 学会等名
      スパースモデリングの深化と高次元データ駆動科学の創成 第五回公開シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 一細胞ラマン計測と情報科学の融合による少数性の生命科学2017

    • 著者名/発表者名
      小松崎 民樹
    • 学会等名
      2017年度生命科学系学会合同年次大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Bad Arm Existence Checking Algorithm2017

    • 著者名/発表者名
      Koji Tabata, Atsuyoshi Nakamura, Tamiki Komatsuzaki
    • 学会等名
      The 18th RIES-Hokudai International Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Raman Microscopic Image Analysis based on Information-theoretic Approach2017

    • 著者名/発表者名
      Khalifa Mohammad Helal, Harsono Cahyadi, J. Nicholas Taylor, Akira Okajima, Yauaki Kumamoto, Hideo Tanaka, Yoshinori Harada, Tamiki Komatsuzaki
    • 学会等名
      The 18th RIES-Hokudai International Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] ラマン分光イメージング計測と情報科学との高度融合2017

    • 著者名/発表者名
      小松崎民樹, 中村篤祥, 藤田克昌, 原田義規
    • 学会等名
      2017年度 人・環境と物質をつなぐイノベーション創出 ダイナミックアライアンスG3分科会ー異分野融合とイノベーション創出を目指してー
  • [学会発表] ラマン分光イメージングにおける情報計測技術の展開2017

    • 著者名/発表者名
      小松崎 民樹
    • 学会等名
      基盤(S) 離散構造処理系プロジェクト 「2017年度 秋のワークショップ」
  • [学会発表] グレイゾーン幅を利用した悪腕存在チェックアルゴリズム2017

    • 著者名/発表者名
      田畑 公次, 中村 篤祥, 本多 淳也, 小松崎 民樹
    • 学会等名
      第20回情報論的学習理論ワークショップ
  • [学会発表] ラマンスペクトルで細胞の病態を分ける-PCAとランダムフォレストを用いて-2017

    • 著者名/発表者名
      山田 寛子, 田畑 公次, Khalifa Mohammad Helal, Harsono Cahyadi, J. Nicholas Taylor, 伊藤 創祐, 熊本 康昭, 田中 秀央, 原田 義規, 小松﨑 民樹
    • 学会等名
      研究会「理論と実験」2017
  • [学会発表] How can one quantify singularity in cells from Single Cell Raman Imaging?2017

    • 著者名/発表者名
      小松崎 民樹
    • 学会等名
      第55回日本生物物理学会年会
    • 招待講演
  • [学会発表] Information-theoretical data analysis approaches to Raman micro-spectroscopic images2017

    • 著者名/発表者名
      Helal Khalifa mohammad, Cahyadi Harsono, Taylor J. nicholas, Okajima Akira, Kumamoto Yasuaki, Tanaka Hideo, Harada Yoshinori, Komatsuzaki Tamiki
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
  • [学会発表] 多階層システム生物学におけるデータ駆動科学の展開2017

    • 著者名/発表者名
      小松崎 民樹
    • 学会等名
      「新学術領域研究」スパースモデリングの深化と高次元データ駆動科学の創成 2017年度第1回公開シンポジウム
  • [学会発表] 一細胞ラマン計測と情報科学の融合による細胞診断2017

    • 著者名/発表者名
      小松崎 民樹
    • 学会等名
      2017年度人工知能学会全国大会
    • 招待講演

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公開日: 2018-12-17  

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