2019 Fiscal Year Annual Research Report
機械学習を駆使したゲノム多型ビッグデータからのヒト顔形状の予測
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19H04211
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
今西 規 東海大学, 医学部, 教授 (80270461)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 亮介 琉球大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (00453712)
瀧 靖之 東北大学, スマート・エイジング学際重点研究センター, 教授 (10375115)
竹内 光 東北大学, 加齢医学研究所, 准教授 (50598399)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ゲノムモンタージュ / 人類学 / 顔形状 / 機械学習 / GWAS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ゲノム・モンタージュの作成に必要なヒト顔表面形状のデータ収集については、東海大学医学部で新たに3Dスキャナ装置を導入し、短時間で多くの3D形状データを取得できるようになった。この装置を用いた顔表面形状の測定会を2020年度中に開催するため、改めて研究計画を倫理委員会に申請し、データ取得の準備とデータ解析ソフトウエアの整備を行った。GWASを実施するためのSNPアレイによるゲノム多型データ収集については、2020年度内にまとめて実施する計画であり、本年度は解析キットの購入を行った。機械学習によるゲノム・モンタージュの開発については、顔形状データをサポートベクターマシンやディープラーニングのソフトウエアで解析するためのプログラムを準備した。試験的にテスト用の顔写真データセットを解析し、顔形状から性別を判定するなどの実験を行い精度を評価した。顔形状と頭蓋骨の関連については、東北大学加齢医学研究所で測定されたMRIデータを解析し、顔形状と頭蓋骨形状の特徴を主成分分析により取得した。これによりMRIデータの解析手順がほぼ確立されたため、今後は形状の特徴に関する解析やゲノム多型との関連解析などを加速して実施できる見込みである。このほか、日本人における顔形状の遺伝率に関する論文の準備に取り組んだ。その他の活動状況としては、メンバー全員の集まる班会議を2回にわたり開催し、研究の進捗を確認するとともにさまざまな意見交換を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
3Dスキャナの納品が1月まで遅れたことが影響し、計画では年度内に顔形状の測定会を開催する予定であったが、次年度に持ち越しになった。年度末にはCOVID-19の世界的大流行が起こり、ほとんどのスタッフが在宅勤務となり、研究がやや滞る状況となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
東海大学、琉球大学、東北大学が連携・協力し、以下の課題を計画的かつ組織的に実施する。COVID-19の大流行のため日本政府による緊急事態宣言が発令された状況下ではあるが、安全面に十分に配慮しながら研究を進めていく計画である。
１）顔表面形状測定とゲノム多型解析 倫理委員会の承認後に、新たに日本人成人ボランティアを一般募集し、3Dスキャナによる顔表面形状の測定と口腔内粘膜DNAの採取を行う。これをSNPアレイによるゲノム多型解析にかけ、GWASおよび機械学習に使用する。
２）MRIデータを用いた頭顔部形状解析 MRIデータを使ったGWASを実施する。顔形状だけでなく、頭部のさまざまな部位の形状に関わるゲノム多型の特定を試みる。また、新たな日本人ボランティアに対するMRI測定と口腔内粘膜DNAの採取を検討する。
３）機械学習によるゲノム・モンタージュの開発 機械学習用のソフトウエアを使用し、ゲノム多型データからの顔形状予測を試みる。特に、顔形状、目の形、脳と頭部形状を対象とする。
４）骨格と顔形状の関連解明 頭蓋骨の形状は遺伝率が高いと考えられるため、ゲノム多型から頭蓋骨の形状を予測し、その上で顔形状を予測するという2段階アプローチを試みる。東北大学のMRIデータを利用して頭蓋骨と顔形状との関連を明らかにする作業から着手する。
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Research Products
(3 results)
