シングルセルイメージング／シーケンスデータの情報学的融合パイプラインの開発

开发单细胞成像/序列数据的信息学融合管道

• 批准号: 18K18152
• 负责人: 岩本 一成
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-01 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18K18152/
• 关键词: 擬時間解析; シングルセルイメージング; シングルセルシーケンス; 細胞形態

シングルセル計測技術はここ数年目覚ましく発展してきたが、異なる手法（イメージングとシーケンシングなど）で同一細胞を同時に計測する事は未だ難しい。そこで、本研究課題では、個別に取得されたイメージング／シーケンシングデータを情報学的に解析し、両データを融合するパイプラインの開発を行なう。開発したパイプラインをがんや形態異常疾患のDiGeorge症候群の要因であるCrk/Crkl遺伝子欠損マウス線維芽細胞（MEF）に適用し、Crk/Crkl遺伝子欠損に伴う細胞形状と遺伝子発現の関係を明らかにする。今年度は、Crk/Crkl遺伝子コンディショナルノックアウトMEFを用いて、細胞質および細胞核を免疫染色し、ハイコンテントイメージングサイトメータにより細胞画像を取得した。実験は、野生型およびCrk/Crkl遺伝子欠損の2条件下で行った。得られた細胞画像はCell profilerソフトウェアで解析し、幾何図形近似法により各細胞形態を26個の指標を用いて定量化した。主な指標として、細胞の面積や真円率、充填率等を計測した。これらの指標を用いて、主成分分析による次元圧縮を行ったところ、2条件での平均的な細胞形態は異なる事が示唆され、特に細胞面積に対する寄与率が高かった。つまり、Crk/Crkl欠損により細胞面積が小さくなることが示唆された。また、一細胞レベルで同様の解析を実施したところ、2条件での差は殆ど見られず、同一条件内での細胞間の形状差のばらつきが非常に大きく、Crk/Crkl欠損による影響がそのばらつきにより隠されている可能性が示唆された。今後としては、細胞形状の定量化の手法の改善および主成分分析以外の次元圧縮法を適用し、分類精度を上げて行く予定である。

近年来，单细胞测量技术已经取得了显着发展，但是使用不同的方法（例如成像和测序）同时测量相同的细胞仍然很难。因此，在本研究主题中，我们将通过信息分析单独获取的成像/测序数据并开发结合两个数据的管道。开发的管道应用于小鼠成纤维细胞（MEFS），这是癌症和畸形疾病的Digeorge综合征的因素，并且揭示了与CRK/CRKL基因缺乏相关的细胞形状与基因表达之间的关系。今年，使用CRK/CRKL基因敲除MEF对细胞质和细胞核进行免疫染色，并使用高内容成像细胞仪获得细胞图像。实验是在两个条件下进行的：野生型和CRK/CRKL基因缺乏症。使用细胞分析器软件分析获得的细胞图像，并通过几何近似使用26个指标对每个细胞形态进行定量。主要指标是细胞区域，圆率，填充速率等。使用这些指标，使用主成分分析进行了维度压缩，这表明这两个条件下的平均细胞形态是不同的，并且对细胞面积的贡献尤为较高。换句话说，建议CRK/CRKL缺乏症会减少细胞区域。此外，在一个单元格的水平上进行了类似的分析，两种条件之间几乎没有差异，这表明在同一条件下细胞之间形状差异的变化非常大，这表明CRK/CRKL缺乏的影响可能被变异所隐藏。将来，我们计划通过改善细胞形状定量方法并应用主成分分析以外的其他维度压缩方法来提高分类精度。