2018-01-26

ぱらぱらめくる『The Human Cell Atlas White Paper』

Human Cell Atlas プロジェクト
Human Cell Atlas White Paper
SUMMARY 目的と現時点の解釈
- ヒトの全細胞に関するレファレンスマップを作成し、生命現象、疾患の診断・モニタリング・治療に関する理解を深めるとともに、遺伝的多様性に紐づく表現型多様性(特に疾患とその治療とに関わること)の理解を助ける
- 観察・解析の技術の進歩に伴い変化していくと思われるが、現時点では、基本的な組織・機能系・臓器を着目して、セル・アトラスを作ることが適当な段階と考える
単位としての細胞
- 細胞の属性
  - 構造・機能・位置・分子プロファイル
- １細胞解析の勃興
  - 分子プロファイル(次世代シークエンシングによるゲノム・エピゲノム・トランスクリプトーム、プロテオーム)
  - 空間データ取得(in situ, imaging, spatial coding(塊標本を取り出し、そこに場所ごとに異なるプローブが付くようにして処理をし、回収の上、計測する)(Spatial barcoding), computational inference)
  - 計算アルゴリズム(細胞分類、状態・状態遷移・位置解析)
Human Cell Atlas
- 遺伝子発現パターン、生理的状態、発生系譜、位置
- 場所によって粗密があっても地図は作れる(グーグルマップのように)
- 現段階は：三千万から１億細胞(健常人)
- Phase 1が目指すのは：百億細胞(全臓器組織をカバーし、健常人と患者を含む)に増やした段階が、Phase 1
- 生細胞をばらばらにして得る情報の場合と、凍らせて位置情報付きで得る情報の場合との混成
- 特異的細胞のカバレッジは、genetic variants のレアバリアントのカバレッジのようなイメージ
- HCAに紐付けて説明されるべきこと：細胞の分類、組織学的構造、発生系譜・細胞の発生軸上の運命、生理現象・恒常性、それらの分子レベルでの説明
公共財としてのHCA
- Transparency and open data sharing
- Quality
- Flexibility
- Community
- Diversity, inclusion and equity
- Privacy
- Technology development
- Computational excellence
ドラフト作成のために留意すること(どのような情報が記録されるか)
- Organs, systems, and tissues
  - どの組織・臓器から、どれくらいたくさんの細胞をとったのか。年齢(まずは、成人と小児、くらいの大雑把なくくり)。由来個人の同一性
  - 採取方法・保存方法
- Resolution
  - Cellular resolution: rare subsets の検出に影響
  - Spatial resolution: 臓器・組織、その中のどういうサブ構造…
  - Molecular resolution: 解析細胞数と個々の細胞の分子解析デプスはトレードオフ
- Sampling and measurements
  - 位置情報を取りつつ、細胞をプールして解析
  - 位置を無視して細胞集団として集め、１細胞解析
- Data analysis and a data coordination platform(DCP)
Data analysis はカギを握る
- Basic data procesing and normalization
- Data organization in the atlas
- Queries, visualization, and analysis methods for exploiting the atlas
Data analysisの課題の列挙
- scRNA-seqのパイプライン・ノーマリゼーション
- 細胞分類(HCAの基幹的仕事)
  - 細胞タイプの定義づけ
  - Similarity metrics
  - Taxonomies
  - Curation
- 空間情報系：画像解析
  - 分子等の検出系、画像処理(セグメンテーション等を含む)、解析(細胞-細胞相互作用、発現パターン検出)
- 時間情報系
  - 細胞状態遷移、pseudo-time(発生系列の検出)、Lineage追跡
- データ活用形・視覚化
DCPも大事
- どうやってデータを集め・管理し・使うか
- Ingestion service, synchronous data store, secondary analysis pipeline, tertiary portal, governance