4 0 0 0 FM-indexを用いた高速な配列相同性検索ツールの開発
- 著者
- 鈴木 脩司 石田 貴士 秋山 泰
- 出版者
- 情報処理学会
- 雑誌
- 研究報告バイオ情報学(BIO) (ISSN:18840930)
- 巻号頁・発行日
- vol.2010, no.20, pp.1-6, 2010-12-09
近年,DNA 配列等の配列決定技術の向上により高速に配列データを得ることが可能となった.これにより DNA 配列及びタンパク質配列のデータベースのデータ量が爆発的に増加している.このため大量の配列データに対して巨大な DB への相同性検索を行う機会が多くなってきてる.しかし,大規模なデータを用いた相同性検索では,BLAST など従来のツールでは解析が間に合わないという問題がある.本研究では Suffix Array を用いてクエリのインデックスを,FM-index を用いて DB のインデックスを構築し,これらのインデックスを用いてミスマッチをある程度許して短い領域で高いスコアとなる部分を見つけ,その部分の周辺をアラインメントするアルゴリズムを提案した.その結果,従来用いられてきた BLAST 以上の精度を保ったまま,約 10 倍の高速化を達成した.In recent years, a lot of biological sequence data can be determined easily and the size of DNA/protein sequence databases is increasing explosively because of the improvement of sequencing technologies. However, such a huge sequence data causes a problem that even general homology search analyses by using BLAST become difficult in terms of the computation cost. Therefore, we designed a new homology search algorithm that finds alignment candidates based on the suffix array of queries and the FM-index of a database. As results, the proposed method achieved about 10-fold speed up than BLAST.
- 著者
- 長崎 孝夫 中川 大志 秋山 泰有
- 出版者
- 一般社団法人日本機械学会
- 雑誌
- 熱工学講演会講演論文集
- 巻号頁・発行日
- vol.2001, pp.397-398, 2001-11-03
Numerical simulations have been made on the flow and heat-and-mass transfer in a falling liquid film. The development of a two-dimensional wave was successfully predicted, which consists of a large solitary wave and ripple waves in front of it. Heat and mass transfer is enhanced by the wave, and the enhancement is remarkable in the case of mass transfer with high Sc number. Three-dimensional calculations indicate that a two-dimensional wave becomes unstable with the increase of Re number, resulting in U-shaped three-dimensional waves. The Sh number increases with the transition from 2D to 3D waves.
- 著者
- 柳澤 渓甫 小峰 駿汰 久保田 陸人 大上 雅史 秋山 泰
- 雑誌
- 研究報告バイオ情報学(BIO) (ISSN:21888590)
- 巻号頁・発行日
- vol.2017-BIO-50, no.38, pp.1-8, 2017-06-16
バーチャルスクリーニングにおける大規模なタンパク質 - 化合物ドッキング計算の高速化のために,化合物の部分構造であるフラグメントのドッキング計算結果を保存し,他の化合物の評価時に計算結果を再利用する方法が提案されている.しかし,従来提案されてきた手法はディスクアクセスを大量に発生させ,高速化率が十分ではなかった.さらなる高速化のためには,メモリ上に計算結果を保持してディスクアクセスを減らすことが考えらえるが,メモリ容量には上限があるため効率的な計算結果の保持を実現することが重要になる.本研究では,最適な計算結果の保持順番の導出を重み付きオフラインキャッシュ問題として定式化し,これを最小費用流問題に帰着させ,さらにこの帰着させたグラフの特徴を利用した高速な厳密解アルゴリズムを提案した.従来提案されていた非巡回有向グラフに対する最小費用流問題の厳密解アルゴリズムに比べて約 7 倍の高速化を達成した.
2 0 0 0 スーパーコンピュータ「京」上でのエクソーム解析パイプラインの開発
- 著者
- 青山 健人 角田 将典 松崎 由理 石田 貴士 秋山 泰
- 雑誌
- 情報処理学会論文誌コンピューティングシステム(ACS) (ISSN:18827829)
- 巻号頁・発行日
- vol.9, no.2, pp.15-33, 2016-07-14
近年,次世代シーケンサなどに代表される実験技術の向上による爆発的な生物学データの増加に対応するため,スーパーコンピュータを用いた効率的なデータ解析,処理技術の開発は喫緊の課題となっている.ゲノム情報のうちタンパク質に翻訳されるエクソン領域の配列のみを網羅的に解析するエクソーム解析は,ゲノム配列全体を対象とする場合と比べて処理量は大幅に削減されるため効率的な解析が可能となるが,一方で将来の個別化医療に向けた解析では,数百人から千人規模のデータを現実的な時間で処理する必要があり,小型のPCクラスタでは処理が追いつかない大規模な解析が必要である.本研究では,理化学研究所のスーパーコンピュータ「京」上にエクソーム解析パイプラインを開発し,大規模エクソーム解析を目的とした生命情報解析環境を構築した.「京」上で実際に動作するエクソーム解析パイプラインの構築に加え,パイプラインの各処理でMPIによるMaster-Workerモデルでタスク分散処理を行うことで投入ジョブ数を軽減し,さらにタスクの分割などを改良することで,並列性能を改善して処理の高速化を図った.
2 0 0 0 OA Sparse k-mer graphアルゴリズムの評価とVelvetへの実装
- 著者
- 吉川 舜亮 石田 貴士 関嶋 政和 秋山 泰
- 雑誌
- 研究報告バイオ情報学(BIO)
- 巻号頁・発行日
- vol.2013-BIO-34, no.1, pp.1-7, 2013-06-20
近年,次世代シーケンサの開発により大量のゲノム情報を高速かつ低価格で読み取ることが可能となった一方で,一度に読み取ることができるリードの長さが第一世代のシーケンサが数百塩基であるのに比べて第二世代以降のシーケンサでは数十から百数十塩基と短くなっており,それに伴って様々なショートリード向けのアセンブラが考案されている.本研究では,まず高速,省メモリのアセンブラとして近年提案された Sparse Assembler の性能評価を行い,主に最大メモリ使用量,実行時間の面で優れる一方で,出力されるコンティグの質は他のアセンブラに劣ることを確認した.そこで本研究では多くの研究で使用実績のある Velvet にこのアルゴリズムを適用することで,Velvet のアルゴリズムを基本としながらも従来のものより短時間かつ少ないメモリ使用量のアセンブラを実装することを目指した.
- 著者
- 鈴木 脩司 石田 貴士 秋山 泰
- 雑誌
- 研究報告バイオ情報学(BIO)
- 巻号頁・発行日
- vol.2012, no.24, pp.1-7, 2012-06-21
我々は以前に suffix array を用いた高速な相同性検索システムを提案したが,近年の次世代シークエンサーの進歩が目覚ましく,得られる配列データは増加しており,さらなる高速化が必要とされている.このため,本研究では従来システムの改良を試み,長さ L hash のすべての文字列の suffix array の検索結果を予め計算しておき,これを保存しておく.そして,検索の際は L hash 文字目までの検索には保存しておいたものを読み出すことで高速化した.また,このシステムを用いてエピゲノム解析へも対応するために,バイサルファイト処理を行った DNA 断片配列のマッピングができるように改良を行った.We developed the system for fast homology search using suffix array. However, next generation sequencers are improving gradually and become to produce larger data than previous sequencers. Thus, we have developed a new faster system. To accelerate search using suffix array, we store the results of searching patterns whose length is less than Lhash and use them as caches. In addition, we enhanced our system to map bisulfite reads for epigenomics.
1 0 0 0 OA 皮下植込み型除細動器(S-ICD)の初期使用経験
- 著者
- 小田切 史徳 中里 祐二 秋山 泰利 島野 寛也 高野 梨絵 木村 友紀 塩澤 知之 田渕 晴名 林 英守 関田 学 戸叶 隆司 住吉 正孝 代田 浩之
- 出版者
- 一般社団法人 日本不整脈心電学会
- 雑誌
- 心電図 (ISSN:02851660)
- 巻号頁・発行日
- vol.38, no.3, pp.165-175, 2018-11-02 (Released:2018-12-28)
- 参考文献数
- 28
皮下植込み型除細動器(subcutaneous implantable cardioverter defibrillator : S-ICD)の有効性と安全性は,すでに海外の臨床試験データから示されているが,これらのデータに本邦での使用経験は含まれていない.今回,当施設におけるS-ICDの初期使用経験について報告する.対象は2016年3月から9月までに当施設でS-ICD植込みを行った7例と,対照として経静脈的植込み型除細動器(transvenous implantable cardioverter defibrillator : TV-ICD)植込みを行った10例である.患者背景,原疾患,検査所見,既往歴,内服薬,手術方法,作動状況などについて,両群で比較検討した.植込み術を施行された17例(S-ICD 7例およびTV-ICD 10例)を213±86(127〜312)日後まで観察した.S-ICD植込みを行った7例は全例男性で,平均年齢は46.3±14.1(34〜68)歳,BMI(body mass index)は23.3±2.6(20.7〜27.9)kg/m2であった.一次予防目的が4例,二次予防目的が3例であった.また,原疾患に関しては,虚血性心筋症2例,非虚血性心筋症2例,Brugada症候群などを含むその他が3例であった.S-ICD植込み群は,7例全例で術中に除細動テストを施行し,そのうちの1例はシステム位置の再調整を要した.観察期間内で,S-ICD植込み群およびTV-ICD植込み群ともに適切作動は見られなかったが,S-ICD植込み群において,2例の不適切作動が見られた.有害事象については,TV-ICD植込み群と有意差は認められなかった.S-ICDは,植込み時に本体・リードの位置に注意を要するものの,短時間で安全に植込み可能であった.当施設で経験した2例の不適切作動は,心房粗動波とノイズのいずれもオーバーセンシングが原因と考えられ,適切なスクリーニング方法,治療ゾーンの調整やセンシングベクトルの選択には今後の検討を要すると考えられた.(心電図,2018;38:165~175)
1 0 0 0 OA 酸化物薄膜の成膜</br>—熱化学気相成長のモデル解析とシミュレーション—
- 著者
- 秋山 泰伸
- 出版者
- 一般社団法人 日本真空学会
- 雑誌
- 真空 (ISSN:05598516)
- 巻号頁・発行日
- vol.49, no.9, pp.535-540, 2006 (Released:2007-06-15)
- 参考文献数
- 19
- 被引用文献数
- 2 2
- 著者
- 蓮実梢 石田貴士 秋山泰
- 出版者
- 一般社団法人情報処理学会
- 雑誌
- 研究報告バイオ情報学(BIO) (ISSN:09196072)
- 巻号頁・発行日
- vol.2014, no.34, pp.1-7, 2014-06-18
標的となるタンパク質を定めて行う薬剤開発において,薬剤標的タンパク質の選定はとても重要となる.この標的タンパク質探索には,既に病原体のゲノム情報等を利用して探索を行うための統合的なデータベースシステムが提案されてきたが,その生化学経路情報については統合の対象とされていなかった.しかし,この情報を用いることであるタンパク質が病原体の生命維持に対して致命的であるかという議論が可能となるため,生化学経路情報の統合は標的タンパク質の探索のために有用であると考えられる.そこで本研究では,顧みられない熱帯病の新薬の標的タンパク質を探索するための統合データベースシステム iNTRODB に,トリパノソーマ科寄生原虫に関する生化学経路情報を追加し,またそこにゲノム等に関連する情報を表示するインタフェースを開発することで,標的タンパク質の探索の更なる効率化を目指した.In structure based-drug design, selecting a drug target protein is very important. For the target protein selection, several database systems integrating various related information, such as genomic information of pathogens and phenotypic information, have been proposed. However, biological pathway information, which may facilitate understanding the importance of proteins, has not been integrated. In this research, we integrated the biological pathway information about Trypanosomatidae family, protozoans parasites into a database system iNTRODB, which has been developed for selecting drug target protein of neglected tropical diseases. We also developed an interface to display pathway information with genome and protein information to improve the search process of drug target proteins.
1 0 0 0 熱的マランゴニ対流と単結晶育成[表面張力の温度係数の符号の影響]
半導体や酸化物などの高品位単結晶の製造のために,単結晶育成炉内の融液の流れを正確に理解し,合目的的に制御する技術を開発することが要求されている。このなかで,自然対流に関する理解はかなり深まっているが,表面張力対流(マランゴニ対流)およびマランゴニ対流と自然対流の共存対流についての基礎的理解が不足している。マランゴニ対流は,微小重力環境における流体運動の基礎科学としても重要である。本研究では,マランゴニ対流の基礎的理解を深めるため,通常の流体と異なる表面張力の温度係数σT (σT≡∂σ/∂T)を持つ溶融苛性ソーダ(NaOH)の微小液柱内に生じるマランゴニ対流,および溶融NaNO_3の液柱内に生じるマランゴニ対流と自然対流の共存流について,実験および数値解析による検討を行い,下記の結果を得た。1)溶融NaOHの表面張力を,最大泡圧法を用いて測定し,融点(600K)〜T^*=725Kの温度域ではσT>0,T^*以上の温度域ではσT<0となることを明らかにした。2)T^*以下の低温域では,表面液が定温度点から高温度点へと向かう方向に流れるマランゴニ対流が観察された。実測した流速分布等は,数値解析結果と良く一致した。3)T^*以上の温度域では,通常の流体におけるマランゴニ対流と同様に,高温度点から定温度点へ向かって流れる表面流が観察され,数値解析結果と良く一致した。4)加熱板温度がT^*の近傍に設定される場合,温度および温度差に依存して,液柱内には2〜4個のロールセルが発生する。このマルチロールセル流れの発生機構は数値解析の結果,定量的に説明できた。5)液中を水平に置いた場合に生じるマランゴニ対流と自然対流との共存流の解析用の3次元数値解析コードを開発し,NaNO_3融液に対して解析を行い,実験結果を説明した。
- 著者
- 秋山 泰利 伊藤 貞嘉
- 出版者
- 日本臨床社
- 雑誌
- 日本臨床 (ISSN:00471852)
- 巻号頁・発行日
- vol.66, no.9, pp.1701-1705, 2008-09
- 著者
- 高畠 和輝 伊澤 和輝 秋川 元宏 大上 雅史 秋山 泰
- 雑誌
- 研究報告バイオ情報学(BIO) (ISSN:21888590)
- 巻号頁・発行日
- vol.2020-BIO-61, no.10, pp.1-6, 2020-03-05
土壌や海洋,生体内などの環境に生息する微生物を網羅的に解析するメタゲノム解析の手法の一つとして,大量のシークエンスデータに高精度な配列相同性検索を行うものがある.従来法である BLAST などの配列相同性検索ツールでは,最新の次世代 DNA シーケンサーのスループットに対して計算速度が不十分であり,前述のような解析のボトルネックとなっている.本研究では,データベース配列とクエリ配列の間で類似度の高い部分配列を二段階で探索し,各段階において文字数の異なる圧縮アミノ酸集合を適用することで,高精度かつ高速な相同性検索を行う新たなアルゴリズムの提案・実装を行った.また評価実験により,従来手法と比較した際の提案手法の有効性を確認した.
1 0 0 0 OA コンテナ型仮想化による分散計算環境におけるタンパク質間相互作用予測システムの性能評価
- 著者
- 青山 健人 山本 悠生 大上 雅史 秋山 泰
- 雑誌
- 研究報告バイオ情報学(BIO) (ISSN:21888590)
- 巻号頁・発行日
- vol.2017-BIO-49, no.3, pp.1-8, 2017-03-16
近年,軽量かつ性能に優れた仮想化技術としてコンテナ型仮想化が大規模な並列計算環境に導入されはじめている.様々なライブラリやソフトウェア群を併用する機会の多い生命情報解析分野において,ライブラリや実行ファイルを既存の環境から隔離し,即時実行可能な形式でソフトウェア共有を可能とするコンテナ型仮想化技術は,大きな影響を与えると予測される.本研究では,我々の研究室で開発したタンパク質間相互作用予測システム (MEGADOCK) について,クラウド環境上の仮想マシンにコンテナ型仮想化の実装の 1 つである Docker を用いた分散計算環境を構築し,並列計算性能を評価する.
- 著者
- 大上 雅史 松崎 由理 松崎 裕介 佐藤 智之 秋山 泰
- 雑誌
- 情報処理学会論文誌数理モデル化と応用(TOM) (ISSN:18827780)
- 巻号頁・発行日
- vol.3, no.3, pp.91-106, 2010-10-25
タンパク質間相互作用 (Protein-Protein Interaction,PPI) に関するネットワークの解明は,細胞システムの理解や構造ベース創薬に重要な課題であり,網羅的 PPI 予測手法の確立が求められている.タンパク質立体構造データ群から網羅的に相互作用の可能性を予測するために,我々は立体形状の相補性と物理化学的性質に基づくタンパク質ドッキングの手法を研究してきた.本研究のプロジェクトの一環として新たに開発した MEGADOCK システムは,高速なドッキング計算を行うための様々な工夫を取り入れており,なかでも rPSC スコアと呼ぶスコア関数は,既存ツールの ZDOCK と比べて同等の精度を維持しながらも約 4 倍の速度向上を実現し,網羅的計算を現実のものとした.本論文では MEGADOCK システムの構成および計算モデルについて述べる.ベンチマークデータセットに適用した結果,従来手法を大きく上回る最大 F 値 0.415 を得た.さらにシステム生物学の典型的な問題の 1 つである細菌走化性シグナル伝達系のタンパク質群に MEGADOCK を応用した.その結果,既知の相互作用の再現をベンチマークデータと同等の精度 (F 値 0.436) で行うことに成功し,かつ生物学的に相互作用の可能性が高い組合せであるにもかかわらず,現在までに報告されていないものとして,CheY タンパク質と CheD タンパク質の相互作用の可能性を示唆した.
- 著者
- 蓮実梢 石田貴士 秋山泰
- 出版者
- 一般社団法人情報処理学会
- 雑誌
- 研究報告数理モデル化と問題解決(MPS) (ISSN:09196072)
- 巻号頁・発行日
- vol.2014, no.34, pp.1-7, 2014-06-18
標的となるタンパク質を定めて行う薬剤開発において,薬剤標的タンパク質の選定はとても重要となる.この標的タンパク質探索には,既に病原体のゲノム情報等を利用して探索を行うための統合的なデータベースシステムが提案されてきたが,その生化学経路情報については統合の対象とされていなかった.しかし,この情報を用いることであるタンパク質が病原体の生命維持に対して致命的であるかという議論が可能となるため,生化学経路情報の統合は標的タンパク質の探索のために有用であると考えられる.そこで本研究では,顧みられない熱帯病の新薬の標的タンパク質を探索するための統合データベースシステム iNTRODB に,トリパノソーマ科寄生原虫に関する生化学経路情報を追加し,またそこにゲノム等に関連する情報を表示するインタフェースを開発することで,標的タンパク質の探索の更なる効率化を目指した.In structure based-drug design, selecting a drug target protein is very important. For the target protein selection, several database systems integrating various related information, such as genomic information of pathogens and phenotypic information, have been proposed. However, biological pathway information, which may facilitate understanding the importance of proteins, has not been integrated. In this research, we integrated the biological pathway information about Trypanosomatidae family, protozoans parasites into a database system iNTRODB, which has been developed for selecting drug target protein of neglected tropical diseases. We also developed an interface to display pathway information with genome and protein information to improve the search process of drug target proteins.
- 著者
- 蓮実 梢 石田 貴士 秋山 泰
- 出版者
- 一般社団法人電子情報通信学会
- 雑誌
- 電子情報通信学会技術研究報告. IBISML, 情報論的学習理論と機械学習 (ISSN:09135685)
- 巻号頁・発行日
- vol.114, no.105, pp.185-191, 2014-06-18
標的となるタンパク質を定めて行う薬剤開発において,薬剤標的タンパク質の選定はとても重要となる.この標的タンパク質探索には,既に病原体のゲノム情報等を利用して探索を行うための統合的なデータベースシステムが提案されてきたが,その生化学経路情報については統合の対象とされていなかった.しかし,この情報を用いることであるタンパク質が病原体の生命維持に対して致命的であるかという議論が可能となるため,生化学経路情報の統合は標的タンパク質の探索のために有用であると考えられる.そこで本研究では,顧みられない熱帯病の新薬の標的タンパク質を探索するための統合データベースシステムiNTRODBに,トリパノソーマ科寄生原虫に関する生化学経路情報を追加し,またそこにゲノム等に関連する情報を表示するインタフェースを開発することで,標的タンパク質の探索の更なる効率化を目指した.
1 0 0 0 CSアンプラグドの学習法とそのユニバーサル化
- 著者
- 間辺広樹 兼宗進 並木美太郎 秋山泰秀
- 雑誌
- 情報教育シンポジウム2009論文集
- 巻号頁・発行日
- vol.2009, no.6, pp.159-166, 2009-08-12
1 0 0 0 ボルツマンマシンによるポリオミノパズルの解法
- 著者
- 蓮実 梢 石田 貴士 秋山 泰
- 出版者
- 一般社団法人電子情報通信学会
- 雑誌
- 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 (ISSN:09135685)
- 巻号頁・発行日
- vol.114, no.105, pp.185-191, 2014-06-25
標的となるタンパク質を定めて行う薬剤開発において,薬剤標的タンパク質の選定はとても重要となる.この標的タンパク質探索には,既に病原体のゲノム情報等を利用して探索を行うための統合的なデータベースシステムが提案されてきたが,その生化学経路情報については統合の対象とされていなかった.しかし,この情報を用いることであるタンパク質が病原体の生命維持に対して致命的であるかという議論が可能となるため,生化学経路情報の統合は標的タンパク質の探索のために有用であると考えられる.そこで本研究では,顧みられない熱帯病の新薬の標的タンパク質を探索するための統合データベースシステムiNTRODBに,トリパノソーマ科寄生原虫に関する生化学経路情報を追加し,またそこにゲノム等に関連する情報を表示するインタフェースを開発することで,標的タンパク質の探索の更なる効率化を目指した.