SSBD：⽣命現象の時空間動態に対する定量データと画像データの統合データベース
ホー ケネス1), 遠⾥ 由佳⼦1,2), 京⽥ 耕司1), ⼤浪 修⼀1)

1) 理化学研究所 ⽣命システム研究センター 発⽣動態研究チーム, 2) ⼤阪電気通信⼤学 情報通信⼯学部 情報⼯学科
データベース構築の⽬的••••

2017年度の進展

ライブセルイメージング技術と画像解析技術の発展により、分⼦や細胞などの⽣命現象を測定した顕微鏡画像データから、時空間情報を数値として含む定量データが計測されている。
しかし、これまで定量データは、異なるデータ形式で個別のサーバに公開されており、データの再利⽤性が低いという問題があった。
そこで我々は、定量データや画像データを収集・共有するデータベース SSBD を開発した。
今後、細胞⽣物学や発⽣⽣物学の分野におけるデータ駆動型研究の促進が期待される。
時空間情報を数値として含む定量データ定量化が求められる画像データを⼤規模に登録/公開
最先端のイメージング技術や⼤規模計測で得られた画像データの収集と公開を開始した。公開された画像データはメタ情報で検索できる。

新規データの抜粋

D. melanogaster

公開している論⽂数の推移

D. cf. damesi

M. musculus

60X. laevis50  

40203020(Hamahas hi et al. 2007)

シミュレーションデータ0(Kimura and Onami 2005)

Systems Science of Biological Dynamics (SSBD) database
定量データや画像データ、関連するソフトウェアツールを共有する統合データベースを開発した。

(Kondo & Hayas hi 2013)(Sus aki et al. 2014)(Inoue & Kondo 2016)(Inomata et al. 2013)

Human 由来培養細胞

Mouse 由来
培養細胞

Dog 由来培養細胞

Hamster 由来培養細胞(Shirai et al. 2016)(Yonemura 2014)(Takai et al. 2015)(Mats uda et al. 2015)

6910201320142015

画像データの急増が⾒込まれる。

解析のためのソフトウェアツール

http://ssbd.qbic.riken.jp HDF5形式の定量データに対応するためシステムを更新

収集

SSBD REST API をHDF形式に対応させることで、今後のデータベースの更新を容易にした。
すべての定量データをHDF形式で公開した。

BDML形式に対応

data
scaleUnit

oID

name0

male_pronucleus

1

microtubule

objectDef

object0

定量データ

ソフトウェアツール

共有feature(Tohsato et al. Bioinformatics, 2016)

定量データや画像データの⼀覧

1…

2…

01

…

ID

t

entityxyz

N001

0sphere

189

251

17.2

3.96

ID

t

entitysID

xyz

Series

N002

0line

0387

153

16.6

N002

0line

0388

154

16.7

N002

0line

1365

245

15.0

N002

0line

1364246

15.3

RDB

公開中

HDF5 DBXML</>h5servmeta-data…

新規追加

Web serv er
Web applic ation

radius1…
linkInfo

分⼦から個体の動態の定量データや画像データを収集し共有している。

Web serv er
Web applic ation

0featureDef

顕微鏡画像データ

2017

画像データは616セット、定量デー
タは483セット、公開している。

定量データ

BDML形式

62016

画像データの⽣物種の内訳

顕微鏡画像データ

オリジナル形式

281310

顕微鏡計測データ

公開準備中

quant.
data{JSON}

Static files

定量データ

レポジトリとしての利⽤に対応参照されたURL

RDB

meta-data

Imagetiff, etc .
Static files

画像データ
定量データの可視化例

画像データおよび定量データのレポジトリとして、
Toyoshima et al. 2016 や Azuma and Onami
2017 の論⽂でSSBDが利⽤されている。
(T oyoshima et al. 2016より抜粋)

RDF形式のメタ情報の外部データベースへの共有
定量データや画像データセットのメタ情報をRDFで記述し公開している。

N BDC RDF Por t al (ht t p://int egbio.jp/r df/)

定量データと画像データのメタ情報
RDF / On to lo g y

S<URI >

P<URI >O
<URI >/l i t er al

SSBD RDF の現バージョン• 18,319 triples• 14 classes• 33 properties.

P R EFIX ssb d : <h ttp://metad b .ri ken j. p/d b /SSB D/>
P R EFIX o b o : <h ttp://p url .obo l bi rary.org/o b o/>
P R EFIX b q b i ol : <h ttp://b oi mo del s.n et/bi o lo gy-q ual i fiers/># Se a rc h i ng for res ou rce s re al ted wit h mo u se
SELEC T ?s ?d esc FR OM <h ttp ://metad b .ri ken .jp /db /SSB D> WHER E {?s o b o :R O_0 0 02 16 2 ob o:NCB ITaxo n_1 00 90 . # mo use?s ssb d :d escri p ti o n ?d esc .
}# Search i n g fo r exp eri men tal reso u rces rel ated wi th pro nu cl ear mi grati o n in C. el eg a ns
SELEC T ?s ?d esc FR OM <h ttp ://metad b .ri ken .jp /db /SSB D> WHER E {?s o b o :R O_0 0 02 16 2 ob o:NCB ITaxo n_6 23 9 . # C . el egan s?s b q b i o l :isVersi o nOf ob o:GO_00 35 04 6 . # p ron ucl ear mi grati o n?s ssb d :b ased On ?text FILTER regex(?text, ”measu remen t", "i ") .
?s ssb d :d escri p ti o n ?d esc .
}RIKEN Met aDat abase (ht t p://met adb.r iken.jp)

1) T IRF: 全反射照明蛍光顕微鏡, Confocal: 共焦点顕微鏡, DIC: 微分⼲渉顕微鏡, S DC: スピニングディスク共焦点, EF: 落射蛍光顕微鏡, BF: ⽣物発光イメー
ジングシステム, Phase: 位相差顕微鏡, T wo-phot on: ⼆光⼦励起顕微鏡, Incubat or EF: インキュベータ落射蛍光顕微鏡, MF: 多⾊発光イメージングシステム,
FRET : FRET イメージングシステム, S DSRM:スピニングディスク超解像度顕微鏡, Raman: ラマン顕微鏡

定量データを可視化した例
E. coli の⼀分⼦動態 (Arjunan & Tomita 2010)

D. melanogaster の細胞核分裂動態 (Keller et al. 2010)

参考⽂献• Tohsato, Y. et al. (2016) SSBD: a database of quantitative data of spatiotemporal dynamics of biologicalphenomena. Bioinformatics 32, 3471-3479.
• Kyoda, K. et al. (2015) Biological Dynamics Markup Language (BDML): an open format for representing
quantitative biological dynamics data. Bioinformatics 31, 1044-1052.

謝辞

本研究の成果の⼀部は、科学技術振興機構（JST）バイオサイエンスデータベースセンター（NBDC）の統合化推進事業と戦略的創造研究推進事業(CREST)、理化学研究所の戦略的研究展開事業の補助による。

今後の課題データの急増やレポジトリとしての利⽤に備えデータベース機能を充実させる。
• データの登録作業の簡略化・効率化
Licensed under a Creative Commons表示4.0国際 (c)2017• データベース統合化の中⻑期的な体制の構築
ホー・ ケネス（ 理化学研究所生命システム研究センター）