(Microsoft PowerPoint \203g\201[\203S\201[\202\314\223\372\203V\203\223\203|\221\345\230Q\214\366\212J01.pptx)

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かんじたみや
4 years ago
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1 JST-NBDC 平成 24 年度ライフサイエンスデータベース統合推進事業統合化推進プログラム研究開発課題 ( 平成年度 ) 命動態システム科学のデータベースの統合化生命動態システム科学のデータベース統合化の現状と今後の展開浪修理化学研究所命システム研究センター 2014 大浪修一 ( 理化学研究所 )licensed under CC 表示 2.1 日本

2 背景命動態システム科学複雑な命現象の動態を時空間を有する先端定量計測と高精密モデリングをもとに in silico と in vitro で再構成命動態システム科学のデータ時空間情報を数値として含む新しい様式の命科学の研究データが解析の中心計測データシミュレーションデータ命動態システム科学の DB 公開中の DB の数はまだ多くないデータ産が急速に増加中今なら DB の乱に先して統合化のスキームを構築できる

3 生命動態システム科学の DB の統合化目標我が国の命動態システム科学分野の全ての DB を統合する体制と仕組みの構築我が国の命動態システム科学の全ての DB の統合命動態システム科学分野の全世界の DB の統合

4 謝辞プロジェクトグループ JST CREST 研究代表者理研 QBiCグループリーダ飯野雄 ( 東 ) 上田泰 ( 理研 ) 影龍郎 ( 京 ) 上田昌宏 ( 理研 ) 田真也 ( 東 ) 泰地真弘 ( 理研 ) 洪実 ( 慶 ) 近藤滋 ( 阪 ) 科省推進拠点研究代表者井原茂男 ( 東 ) 邦彦 ( 東 ) 楯真 ( 広 ) 松田道 ( 京 )

5 統合フォーマットの構築

生命動態システム科学のデータの問題点 Baoet al. 2006 異なるデータフォーマットの使 Onami et al. 2001, Hamahashiet al. 2007, Kyoda et al. 2013 0000, 1000, 51.

3146, 32.1893, 25.2702, 2, P0, 17 320, 257, 23, 211111211111211111112... t001-nuclei t002-nuclei.. 1, 1, -1, 4, -1, 380, 366, 16.

2, 88, ABa, 2850348, 4, 1, -1, 5, -1, 562, 269, 18.1, 80, P2, 2168825 Keller et al. 2008 <68x17 double> <69x17 double>.. 611.

6 生命動態システム科学のデータの問題点 Baoet al 異なるデータフォーマットの使 Onami et al. 2001, Hamahashiet al. 2007, Kyoda et al , 1000, , , , 1, P0, , 342, 23, , 321, 24, , 2000, , , , 2, P0, , 257, 23, t001-nuclei t002-nuclei.. 1, 1, -1, 4, -1, 380, 366, 16.1, 80, EMS, , 2, 1, -1, 2, -1, 387, 153, 16.6, 86, ABp, , 3, 1, -1, 3, -1, 189, 251, 17.2, 88, ABa, , 4, 1, -1, 5, -1, 562, 269, 18.1, 80, P2, Keller et al <68x17 double> <69x17 double> , , , , , 606, 551, , , , , , 480, 534, , , , , , 556, 450,.

7 BDML: Biological Dynamics Markup Language 命動態システム科学の定量データを記述する語 XML を基盤高い可読性高い拡張性 Kyoda et al., in revision <scaleunit> <tscale>20</tscale> <tunit>second</tunit> </scaleunit> <component> <componentid>100</componentid> <time>1</time> <measurement> <line><coords>10.32,30.42,18.32</coords></point> </measurement> </component> <component> <componentid>101</componentid> <time>2</time> <previd>100</previd> <measurement> <line><coords>9.57,32.05,14.91</coords></point> </measurement> </component>

8 BDML の開発の歴史 BDD-XML Jan 細胞核分裂動態のみ対応 BDML ver Sep 初代公開 version 分から個体集団遺伝発現動態に対応 BDML ver Jun Series, Set の導入 BDML ver. 0.2 Aug RDF, オントロジーへの対応

BDMLで記述可能記述可能な定量データ分細胞個体から集団の動態まで計測データシミュレーション結果 zebrafish E. coli cell line C. elegans C. elegans C. elegans (Keller et al. 2008) mouse (Serge et al. 2008) (Sarov et al. 2012) (Kyoda et al.

9 BDMLで記述可能記述可能な定量データ分細胞個体から集団の動態まで計測データシミュレーション結果 zebrafish E. coli cell line C. elegans C. elegans C. elegans (Keller et al. 2008) mouse (Serge et al. 2008) (Sarov et al. 2012) (Kyoda et al. 2013) (Cronin et al. 2005) 一分子遺伝子発現 E. coli C. elegans (Arjunan& Tomita 2007) (Kimura& Onami 2005) 細胞核分裂動 (Leszczyriska et al. 2012) monkey (Kurotaki et al. 2007) (Mattison et al. 2012) 核微小管増殖生存 BDML ver. 2.0 分細胞個体集団

10 BDML で記述可能な理研 QBiC のデータ BDML ver. 2.0 記述可能生物種対象方法研究室 Hela 細胞分計測上田昌宏 Hela 細胞 FCS 計測神隆 Hela 細胞分モデル高橋恒肝臓細胞 MS 計測升島勉マウス分計測岡田康志マウス発現計測上田泰ゼブラフィッシュ核計測岡田康志線虫核計測浪修線虫核計測浪修線虫核微小管モデル浪修粘菌分計測神隆出芽酵発現計測谷口雄腸菌育計測古澤腸菌分モデル高橋恒

11 OmicsBDML 時空間情報を持つオミクスデータセットのためのフォーマット既存のフォーマットは時空間情報を定量的に表現できない既存フォーマット : MiNiML, mzml など BDML には効率的に格納できない既存のフォーマットを取り込んで再利 MINiML 遺伝発現データ mzml 代謝産物データ例 ) 遺伝発現データ OmicsBDML TP=0 TP=1 TP=n t <xml version= /> <omicsbdml...> <time>0</time> <target>pt</target> <time>1</time> <target>pt</target> <time>n</time> <target>pt</target> <MINiML:Series> <MINiML:Status /> <MINiML:Title />... </MINiML:Sample> <MINiML:Sample> <MINiML:Status /> <MINiML:Title />... </MINiML:Sample> <MINiML:Sample> <MINiML:Status /> <MINiML:Title />... </MINiML:Sample> <MINiML:Sample> <MINiML:Status /> <MINiML:Title />... </MINiML:Sample> 物アイコンライフサイエンス統合データベースセンター licensed under CC 表示 2.1 日本

12 統合データベースの構築

13 統合データベース SSBD 年 9 月公開画像データ定量データ BDML OmicsBDML ツール BDML

14 ブラウザ上でデータを可視化

15 OMERO システムによる動画像の管理顕微鏡から得られるテラバイト単位の動画像の管理を目的に開発されたフリーのソフトウェア 127 種類の動画像のフォーマットに対応 ImageJ, MATLAB, Java, C++, Python によるクライアントアプリケーションの開発が可能

16 RESTful API を構築 HTTP の URI(Uniform Resource Identifier) でデータの読み取りができる第三者がクライアントのアプリケーションをプログラミング語やプラットフォームに制限されることなく開発できる RESTful Client Java Request GET/BDML/get/123 Python Response 200 OK RESTful Web Service SSBD C BDML

17 SSBD 登録データ BDML ファイル数 2,500 2,000 1,500 1,000 未公開データ公開データ Sep.2013 Oct.2013 Dec.2013 Oct.2014

18 SSBD のデータ E. coli C. elegans C. elegans C. elegans C. elegans (Arjunan& Tomita 2007) (Kimura& Onami 2005) (Tohsato et al., submitted) (Kyoda et al. 2013) (Bao et al. 2006) D. melanogaster Zebrafish mouse C. elegans (Keller et al. 2010) (Keller et al. 2008) (Bashar et al. 2012) (Cronin et al. 2005)

19 公開予定公開中のデータ一覧 2014 年 10 月 5 日生物種対象種類献 #BDML #component #images mouse 核計測 Bashar et al mouse 発現 (MINiML) 計測 Masumoto et al mouse 核計測 Kurotaki et al mammals ヌクレオソームモデル Hihata et al zebrafish 核計測 Keller et al D. melanogaster 核計測 Keller et al D. melanogaster 核計測 Supatto et al C. elegans 核計測 Kyoda et al x66x186 C. elegans 核計測 Bao et al C. elegans 前核 + 微小管モデル Kimura & Onami C. elegans 動計測 Cronin et al C. elegans 前核 + 核 + 胚計測 Tohsato et al C. elegans 核計測 Kyoda et al x66x259 C. elegans 核計測 Takayama et al C. elegans 発現計測 Sarov et al D. discoideum 分計測 Jin et al E. coli 分モデル Arjunan & Tomita

20 BDML SSBD の活用への取り組み

21 生命動態の時空間定量データの活用可視化従来の解析の自動化高速化データ駆動型の新手法による解析ツール群の開発 / 公開サービスの開始

22 可視化

23 ブラウザでの可視化の速度の向上 Old Viewer New Viewer

24 BDML の可視化ソフトウェア ImageJ のプラグインとして開発

25 従来法の自動化高速化の典型例計算表現型解析 WT RNAi All essential embryonic genes (97 genes) on Chromosome III 437 phenotypic characters between 1- and 8-cell stage 1336 RNAi induced phenotypic alterations

26 表現型解析ツールの開発 / 公開 Phenochar (ver. 1.0) 表現型の特徴量を計算するツール時間位置体積 (x, y, z) t 移動距離距離角度

27 計算表現型解析サービス国内の線虫研究者に試験的に開始東北学関学院学理化学研究所阪学国遺伝学研究所

28 データ駆動型の新手法による解析

29 時空間データを利用した発生の粗視化モデルの導出遺伝ノックダウン胚の細胞分裂動態データ形質間の相関相関のはずれ値形質 B 形質 B 形質 A 形質 A Kyoda et al., submitted 形質発現の連鎖形質発現の連鎖を規定する遺伝

30 情報科学研究者との共同研究命館学命館学東京工業学九州学神学

31 より多くの実験生物学者へ

32 SSBD/OMERO からの BDML 生成 SSBD からの画像の読み込みを可能にする ImageJ plugin を公開し BDML 形式の ROI 情報の保存を容易にした読込 SSBD-OMERO.insight plugin SSBD ROI を ImageJ で作成変換 ROI2BDML macro BDML

33 今後の展望命動態システム科学の DB 統合化の国内での推進を継続プロジェクトグループとの連携の継続強化当分野の主要な研究者との連携の拡 BDML/OmicsBDML の国際標準化を推進 COMBINE との連携 Bioimage Informatics community との連携 SSBD の国際連携の拡推進命動態データの DB 統合化の国際的な連携組織を構築当分野の主要な研究者との連携の拡 OMERO との連携 BDML/SSBD の活データから知識を抽出する手法ソフトウェアの開発公開バイオインフォマティクス数理物学ビッグデータ解析分野との連携類似動態類似動画像の検索機能の開発画像データの拡より般的な画像データへの取り組み

34 まとめ命動態システム科学のデータを統的に記述するフォーマットを開発した BDML OmicsBDML 命動態システム科学の統合データベースを構築した SSBD 国内外の命動態システム科学の定量データを SSBD に格納した QBiC の公開可能なデータ全て国内の公開可能なデータをほぼ全て ( 継続中 ) 国外の命動態システム科学の代表的なデータ ( 継続中 ) BDML/OmicsBDML, SSBD を活するツール群の開発 / 公開を開始した Phenochar SSBD-OMERO.insight plugin ROI2BDML macro ImageJ Plugin - BDML Viewer DB 統合化の国際連携についての議論を開始した

Microsoft PowerPoint - 理研豊田_JST統合DB資料

Microsoft PowerPoint - 理研豊田_JST統合DB資料フェノーム統合 ( 独 ) 理化学研究所豊田哲郎フェノーム情報統合は最重要課題フェノーム = 我々にとって重要な生命現象フェノーム ( 現象の集合 ) 分野ごとに研究コミュメタボローム ( 物質の集合 ) ニティが分かれやすいプロテオーム ( 物質の集合 ) トランスクリプトーム ( 物質の集合 ) ゲノム ( 物質の集合 ) 分野横断的にまとまりやすい現状情報やコミュニティは分断されている