JST CREST多細胞に採択されました

「多細胞間での時空間的な相互作用の理解を目指した技術・解析基盤の創出」体表多様性を創発する上皮―間充織相互作用の動的制御機構の解明 (代表: 藤原 裕展)が、分担研究者として採択されました。

生物は、多様な体外環境に適応して体内環境を一定に保つために、体表の構造と機能の著しい多様性を生み出しました。しかし、体表が多様な形態と機能を自在に生むしくみや理論はよく分かっていません。本研究では、上皮と間充織というヘテロな組織の間の細胞間相互作用と、その相互作用の変化が多様な体表機能を創発するという新しい視点に立ち、そのしくみを、細胞間相互作用の時空間的発展の1細胞解析を通して明らかにします。

2020/04/01 追記: 本年度より本研究は東京医科歯科大学難治疾患研究所ゲノム機能情報分野 (教授: 二階堂愛)で実施されます。

露崎さんがJSTさきがけに採択

研究員の露崎さんがJSTさきがけに採択されました。

どの細胞同士が、いつ、どこで、どの分子ネットワークによって細胞間相互作用(CCI)をしたのか」という情報を、テンソルというデータ構造で表現し、テンソル分解アルゴリズムを適用することで、データに含まれる顕著な時空間CCIパターンを抽出します。また、テンソルの柔軟性を活用し、各種1細胞オミックスとの同時解析や、他の研究者のデータに、関連情報を割り当てる、推薦システムの開発にも取り組みます。

JSTさきがけ 多細胞システムにおける細胞間相互作用とそのダイナミクス テンソル分解を利用した細胞間相互作用の時空間解析

RamDA-seq, RT-RamDAの試薬キット発売

我々が2018年に発表した、非ポリAも含むRNAの完全長をカバーする世界初の高感度1細胞RNA-seq法RamDA-seqの試薬キットが、東洋紡から2019/09/30に発売されます。

がんなど1細胞レベルでの疾患解析や診断に貢献します。

RamDA-seqのキットと同時に、RT-qPCR用のキットも同時リリースです。RamDA-seqの基礎反応であるRT-RamDAは、微量RNAから、複数遺伝子をqPCRで検出することにも使えます。RNAウイルス検出や微量検体からの診断などにも応用できます。

シーケンスのほうはキット化に際して、1細胞だけでなく微量RNAサンプルにも対応させてあります。また懸案だったnot-so-random primer も発売されますので、自分で試薬を集めるよりかなり簡便になっています。メーカーサポートも付きます。

キット発売に向けて、1次データ解析(fastqから発現行列、QCまで)の解析ワークフローをオープンソース、商用利用化で公開準備中です。こちらは続報をお待ちください。発現行列移行はSeuratなりMonocleなりお好きなツールでどうぞ!

発現ゆらぎと転写バーストに関する論文のプレプリントを公開

新しい論文のプレプリント公開しました。この研究は広大の落合博さんとの共同研究です。

この研究では、哺乳類細胞の遺伝子発現ゆらぎと転写バーストの関係をゲノムワイドに解析しました。まず、1細胞RNA-seqを利用してES細胞の発現ゆらぎと転写バーストの関連を調べました。我々が2018年に発表したRamDA-seqを利用しています。転写バーストの動力学はポリコームや転写伸長因子など、プロモーターと遺伝子本体に結合するタンパク質によって決定されていました。

次に、ゲノム編集ライブラリを使って、ゲノムワイドに転写バーストに関わる遺伝子をスクリーニングしたところ、Akt/MAPKシグナル伝達経路が転写伸長効率の調節を介してバースト速度を調節することが明らかになりました。
このプレプリントは、現在、国際学術誌で専門家による査読を受けており、将来的に採択されれば出版となります。

Hiroshi Ochiai, Tetsutaro HayashiMana UmedaMika Yoshimura, Akihito Harada, Yukiko Shimizu, Kenta Nakano, Noriko Saitoh, Hiroshi Kimura, Zhe Liu, Takashi Yamamoto, Tadashi Okamura, Yasuyuki Ohkawa, Itoshi NikaidoGenome-wide analysis of transcriptional bursting-induced noise in mammalian cells. bioRxiv. (under review)

1細胞RNA-seqベンチマーク論文のpreprintが公開されました

世界中のハイスループット型1細胞RNA-seq開発者や企業が参加した国際的なベンチマーク大会が、Human Cell Atlas Projectで開催されました。これまで報告されている13種類の代表的な手法が比較されました。この活動は、7カ国, 25研究機関が参加した国際的な取り組みです。アジアからは唯一我々がQuartz-Seq2で参加しました。その結果をまとめた論文の preprint が公開されました。

全参加チームがスペインのバルセロナから送られた同じ細胞カクテルを用いて、各拠点で1細胞採取からシーケンスまでを実施しました。細胞カクテルは事前にヒトやマウス、イヌなどの細胞を一定量混ぜたサンプルで、バルセロナで混合されたサンプルが世界中の拠点に冷凍輸送されました。そのサンプルを元に各チームが各方法で1細胞RNA-seqを実施しました。その後、生データはバルセロナに集められ、その性能を比較が比較されました。評価指標としては検出遺伝子数や、細胞型の判別など複数の項目に渡ります。

その結果、我々のQuartz-Seq2が評価項目のほとんどでTopの成績を示し、ベンチマーク総合スコアでトップスコアを示しました。特に検出遺伝子は他の手法を圧倒しています。これまで我々自身の論文で示してきたことではありますが、今回より客観的にQuartz-Seq2が世界最高精度のハイスループット1細胞RNA-seqであることが示されました。

このプレプリントはすでに学術誌に投稿しており、専門家のレビューを受けて、採択を目指しています。このベンチマーキングでは、Human Cell Atlas ProjectChan Zuckerberg Initiative の支援を受けました。

Elisabetta Mereu, Atefeh Lafzi, Catia Moutinho, Christoph Ziegenhain, Davis J.MacCarthy, Adrian Alvarez, Eduard Batlle, Sagar, Dominic Grün, Julia K. Lau, StéphaneBoutet, Chad Sanada, Aik Ooi, Robert C. Jones, Kelly Kaihara, Chris Brampton, YashaTalaga, Yohei Sasagawa, Kaori Tanaka, Tetsutaro Hayashi, Itoshi Nikaido, CorneliusFischer, Sascha Sauer, Timo Trefzer, Christian Conrad, Xian Adiconis, Lan T. Nguyen, Aviv Regev, Joshua Z. Levin, Aleksandar Janjic, Lucas E. Wange, Johannes W. Bagnoli, Swati Parekh, Wolfgang Enard, Marta Gut, Rickard Sandberg, Ivo Gut, Oliver Stegle, Holger Heyn. Benchmarking Single-Cell RNA Sequencing Protocols for Cell Atlas Projects. bioRxiv. (submitted)

細胞あたりの検出遺伝子数とリード数の関係。黄色がQuartz-Seq2

バイオインフォマティクス研究開発チームへ昇格

バイオインフォマティクス研究開発ユニットは、所内選考によりこれまでの業績が認められ、2019年4月1日よりチームへの昇格が認められました。これにより、研究室名は「バイオインフォマティクス研究開発チーム」となり、二階堂ユニットリーダーは、チームリーダーへ昇格になりました。

英語名は、Laboratory for Bioinformatics Researchのままで変更になりません。

ハイブリッドクラウドに関する共同研究がNII「クラウド活用事例」で紹介されました

ライフサイエンスのデータ解析クラウドの構築技術について、国立情報学研究所(NII)と共同研究を行ってきました。具体的には、理研内のオンプレミスなPCクラスタとAmazon AWSのようなパブリッククラウドをNIIが提供するオンデマンドクラウド接続サービスで、繋げて利用する方法を開発しました。

これにより、理研内PCクラスタに計算ジョブを投入すると、自動的にパブリッククラウドから計算ノードを調達し、計算の設定や計算自体が自動的に行われます。計算が終了したクラウド上の計算機は自動的にシャットダウンします。このようなハイブリッドクラウドを利用することで、計算機の調達・維持管理コストを減らし、普段使っている計算機から、自由にいつでもどこでも大量の計算ができるようになります。

今回、この共同研究で利用しているNIIのオンデマンドクラウド接続サービスの利用事例としてインタビューを受けました。紙面の関係で、技術的な詳細については割愛されていますが、その使い勝手や意義について述べています。

インタビュー記事はこちら。NIIクラウド活用事例 理化学研究所

これまでのクラウドに関わる活動については以下をご覧ください。



高速検索エンジン「CellFishing.jl」を開発 -大規模1細胞データベースから類似細胞を瞬時に検出する手法-

大規模1細胞データベース(DB)から、類似細胞を高速検索するソフトウェア「CellFishing.jl」を開発しました。

本研究成果は、細胞分化や臓器・器官発生などの基礎研究から、再生医療における移植細胞の有効性・安全性評価、創薬などの発展に貢献すると期待できます。

多細胞生物が持つ数百種類の細胞の機能を理解する方法として、1細胞ごとにRNAの種類と量を計測する「1細胞RNAシーケンス法]」があります。これにより、共同研究チームを含め、世界中が協力してヒトの全細胞種の遺伝子発現データをデータベース化する研究が進行中で、次々とデータが公開されています。世界中の研究者がこれらのDBと自分のデータを比較できれば、疾患の原因や薬剤応答を細胞レベルで精緻に理解できるようになります。

今回、我々は、1細胞発現データを検索するアルゴリズムを開発し、百万個の細胞DBから、高い検索精度を保ちつつも、1細胞あたり0.63ミリ秒で類似細胞の検索に成功しました。これは既存の方法の100倍以上の速さです。さらに、類似細胞で特徴的に働く遺伝子を高速に検出する機能も開発しました。

本研究は、英国の科学雑誌『Genome Biology』(2月11日付)に掲載されました。詳細は以下の日本語プレスリリースをご覧ください。

理研からのプレスリリース: 高速検索エンジン「CellFishing.jl」を開発 -大規模1細胞データベースから類似細胞を瞬時に検出する手法-
AMEDからのプレスリリース: 高速検索エンジン「CellFishing.jl」を開発 -大規模1細胞データベースから類似細胞を瞬時に検出する手法-

Kenta Sato, Koki Tsuyuzaki, Kentaro Shimizu, Itoshi Nikaido, “CellFishing.jl: an ultrafast and scalable cell search method for single-cell RNA-sequencing”, Genome Biology10.1186/s13059-019-1639-x

ソースコード: Github: CellFishing.j

第1回 バイオインフォマティクスデータ可視化セミナー

第1回 バイオインフォマティクスデータ可視化セミナー

概要

バイオインフォマティクスデータ可視化セミナーは、生物学のデータ解釈の効率を最大化するためのソフトウェア環境やその構築技術についてのセミナーです。バイオインフォマティクスでは定番となるデータ可視化手法が確立されていないことが多く、それぞれの研究内容に応じて独自のソフトウェアの実装が行われています。このセミナーでは各実装の共通部分の開発ベストプラクティスを共有し、本分であるデータ解釈の効率化を目指します。また様々な研究分野における可視化が抱える課題を共有し解決へ向けた情報交換を行います。

具体的な技術としては、Python言語やR言語のデータ可視化ツールの利用と実装、ワークフローのダッシュボード化、ネットワーク可視化ソフトウェア(Cytoscape)の利用・自動化などについて実験的なものや、開発中のものも含めて議論します。

産学官や学問分野などの垣根を越えて、可視化に関わる技術者や科学者などからの参加を広く募集します。 オープンクエスチョン前提の議論・交流を考えております。お気軽にご参加ください。

    • 日時:2018年12月26日 (水)、13時00分-18時
    • 場所:理化学研究所東京連絡事務所、15階会議室3,4
    • 住所:東京都中央区日本橋1-4-1 日本橋一丁目三井ビルディング [地図]
  • 問い合わせ: support-bayes at riken dot jp

プログラム(敬称略)

時間 内容
13:00-13:30 受付
13:30-13:35 オープニング

二階堂愛
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 バイオインフォマティクス研究開発ユニット
オープニング

13:35-13:40 諸注意など
石井学
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 バイオインフォマティクス研究開発ユニット
13:40-14:40 大野圭一朗
University of California, San Diego Trey Ideker Lab
/ National Resource for Network Biology / The Cytoscape Consortium
バイオインフォマティクス分野における可視化アプリケーション構築と維持の実際
14:40-15:10 休憩&ミキサー
15:10-15:40 柚木 克之
国立研究開発法人理化学研究所 生命医科学研究センター トランスオミクス研究YCIラボ
「トランスオミクスネットワークの解釈可能な視覚化: 2.5次元、事前知識、動画ツアー」
15:40-16:10 海津 一成
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 バイオコンピューティング研究チーム
「細胞シミュレーションにおける可視化」
16:10-16:40 休憩&ミキサー
16:40-17:10 津川 裕司
国立研究開発法人理化学研究所 環境資源科学研究センター メタボローム情報研究チーム
「Visualization efficiency for annotating novel metabolites in mass spectrometry based metabolomics」
17:10-17:40 LT

  • 大阪大学医学部医学科、安水良明 (阪医Python会 活動報告)
  • 東京大学 大学院 新領域創成科学研究科、横山 稔之(TBA)
  • Daniel Chen (TBA)
17:40-17:45 石井学(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 バイオインフォマティクス研究開発ユニット)
「クロージング」
公式な懇親会は予定していません。

講演は、発表、質疑応答、演者交代を含め、トータル30
分予定です。(一部講演は60分)

休憩とミキサーの時間を何度か取っておりますので、交流や議論などを深めていただければと思います。

これまでの関連する活動

Twitter: #bioinfovizjp#bioinfovizjp

第2回 HPC OPS 研究会のお知らせ

第2回 HPC OPS研究会

概要

HPC OPS (えいちぴーしー おぷす) 研究会は、自然科学の研究成果を最大化するための科学計算環境やその構築技術についての研究会です。計算環境構築の時間やコストを低下させ、本来の研究活動に多くの時間を割けられるよう科学計算環境の開発・運用のノウハウを共有します。また、そのような計算環境そのものを研究開発したり、提供する研究者や技術者との交流を目指します。

具体的な技術としては、コンテナ型仮想計算やクラウドでのHigh Performance Computing、DevOps による科学計算環境の自動構築、データ解析ワークフローエンジンの実装や利用、最適なオンプレミスPCクラスタの運用構築などについて議論します。産学官などの垣根を越えて、クラウドやDevOps, HPCに関わる技術者や科学者などからの参加を広く募集します。

  • 日時:2018年7月2日 (月)、13時30分-18時
  • 場所:日本マイクロソフト (品川)、31階セミナールーム(C+D)
  • 住所:東京都港区港南2丁目16−3 品川グランドセントラルタワー
  • 参加申し込み: 締め切らせていただきました。
  • 当日の入館に関して:お名刺をご持参ください
  • 主催: 理化学研究所. 協賛: 日本マイクロソフト
  • 問い合わせ: support-bayes at riken dot jp

プログラム(敬称略)

時間 内容
13:00-13:30 受付
13:30-13:40 オープニング

二階堂愛
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 バイオインフォマティクス研究開発ユニット
当日の発表資料はこちら

13:40-13:45 諸注意など
石井学
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 バイオインフォマティクス研究開発ユニット
13:45-14:20 海津一成
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 バイオコンピューティング研究チーム
「細胞シミュレーションソフトウェアE-Cell4の技術」
14:20-14:55 白石友一
国立がん研究センター がんゲノム情報管理センター ゲノム解析室
「Extraction Transformation Load (ETL)アプローチに基づくがんゲノム解析パイプラインの開発」
14:55-15:30 近藤宇智朗(udzura)
GMOペパボ株式会社 技術部技術基盤チーム
「コンテナランタイムとアーキテクチャを新規に開発した結果、見えてきた世界について」
15:30-15:40 日本マイクロソフト
「Microsoft Azure 事例紹介 (仮)」
15:40-16:00 休憩&ミキサー
16:00-16:15 奥野 慎吾
エクストリーム-D株式会社 取締役CTO
「XTREME-Dが提供するクラウドHPCサービス」
16:15-16:50 政谷好伸
国立情報学研究所 クラウド基盤研究開発センター
「NIIでの計算機環境の運用及び、Literate Computing(for reproducible infrastructure)について」
16:50-17:25 佐藤仁
国立研究開発法人産業技術総合研究所 人工知能研究センター
「AI橋渡しクラウド(ABCI)における高性能計算とAI/ビッグデータ処理の融合」
17:25-17:45 休憩&ミキサー
17:45-17:55 振り返り、質疑応答
17:55-18:00 クロージング

二階堂愛
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 バイオインフォマティクス研究開発ユニット

懇親会

講演は、発表30分、質疑応答、演者交代を含めて5分、トータル35分予定です。

休憩とミキサーの時間を何度か取っておりますので、交流や議論などを深めていただければと思います。終了後、懇親会を行いたいと思っております。

これまでの活動

Twitterハッシュタグ: #hpcopsjp