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SSBD:database/repository ⽣命画像情報と⽣命動態情報の統合データベース・レポジトリ
SSBD:database/repository
⽣命画像情報と⽣命動態情報の統合データベース・レポジトリ

トーゴーの⽇シンポジウム2021

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SSBD:database/repository
⽣命画像情報と⽣命動態情報の統合データベース・レポジトリ○⽷賀 裕弥1) 王 放放1) 京⽥ 耕司1) 遠⾥ 由佳⼦1)2) ⼤浪 修⼀1)
1) 理化学研究所 ⽣命機能科学研究センター
2) ⽴命館⼤学 情報理⼯学部

This work licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License. この作品はクリエイティブ・コモンズ表⽰4.0国際ライセンスの下に提供されています。
© 2021 ⽷賀 裕弥（理化学研究所 ⽣命機能科学研究センター）

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SSBD:database/repository ⽣命画像情報と⽣命動態情報の統合データベース・レポジトリ

概要• 顕微鏡・ライブセルイメージング技術や画像解析技術の発展により、分⼦・細胞・組織の画像データ及び解析された時空間情報・動態情報を数値として含む定量データが蓄積されている• 画像データや定量データのデータベースは、⽣物・医学情報分野における⾰新的基盤となることが期待されている (Ellenberg et al. A call for public archives for biological image data, Nat Methods, 2018 Nov;
15(11):849-854, 10.1038/s41592-018-0195-8)• 世界に先駆けた2013年より画像データと定量データを共有する
SSBD (Systems Science of Biological Dynamics; https://ssbd.riken.jp/ ) を開発している

トーゴーの⽇シンポジウム2021

画像データ(Bansod et al, 2017)(Minegishi et al, 2017)

定量データ(可視化例)(Arjunan & Tomita, 2010) (Azuma & Onami, 2017)

SSBD:database – 付加価値を持った(added-value) データベース• 顕微鏡・ライブセル画像を表⽰可能な形式、及びオリジナルフォーマットで提供• 時空間座標・動態の定量データを、⽣命動態のための統⼀フォーマット
BDML/BD5 形式で提供• 時空間座標・動態の定量データを、Webブラウザで可視化可能• RESTful APIにより、時空間座標・動態の定量データ、メタデータを取得可能、Python, MATLABライブラリも提供(Inomata et al, 2017)(Hirata et al, 2016)

SSBD:repository – 画像と定量データを共有するレポジトリ・アーカイブサービス• 顕微鏡・ライブセル画像をオリジナルフォーマットで共有• 時空間座標・動態の定量データをオリジナルフォーマットで共有• DOI (Digital Object Identifier)によりプレプリント・出版前の論⽂からデータを参照可能

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© 2021 ⽷賀 裕弥（理化学研究所 ⽣命機能科学研究センター）

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SSBD:database/repository ⽣命画像情報と⽣命動態情報の統合データベース・レポジトリ

SSBD:database 2020年の更新• メタデータデータベース部分を全⾯的に更新し、⽣命画像情報と⽣命動態情報を統合したデータセットとして表⽰した• 収集するメタデータの種類と品質を増やし、外部オントロジー等への参照を増やした• 顕微鏡画像管理システムOMEROとさらなる連携をはかり、gallery表⽰を導⼊した

トーゴーの⽇シンポジウム2021

SSBD:repository 2020年の更新• メタデータデータベース部分を新たに作成し、SSBD:database とのメタデータの共通化を⾏った• 外部データベースとの連携を⾏う⽅法を定め、NeuroGT database (Hirata, et al., Cell Reports Methods, 100012
10.1016/j.cremeth.2021.10012; https://ssbd.riken.jp/neurogt/) のオリジナル画像ストレージとして連携を実現させたThis work licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License. この作品はクリエイティブ・コモンズ表⽰4.0国際ライセンスの下に提供されています。
© 2021 ⽷賀 裕弥（理化学研究所 ⽣命機能科学研究センター）

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SSBD:database/repository ⽣命画像情報と⽣命動態情報の統合データベース・レポジトリ

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Number of Image Datasets by species
7000

統計情報
全データセット数の変遷（2020/12現在, 2021/9⾒込み）• SSBD:repository
合計 7.6 TBのデータを公開• SSBD:database
定量データ 695セット、合計 344GBのデータを公開
画像データ 6122セット、合計 9.3 TBのデータを公開

統計情報
SSBD:databaseにおける⽣物種ごとのデータセット数（2020/12⽉現在, 2021/9⾒込み）• 2019-2021とMouseの画像データの量が⼤幅に増加している• 2019にRatの定量データが⼤幅に増加した

5000
4000

04162

9.0 TB

9.3 TB4239

6.0 TB1086

4.0
197187 217188 218189 359
336TB382633 486

691695

2013

2019

2020

2021

2018

Earthworm

Human, 100
Fish, 159

Human, 100
Fish, 159

Human, 100
Fish, 141

Mouse, 5169

Mouse, 3235

Mouse, 3290

Human, 155
Fish, 0
Mouse, 526
Other, 9Worm, 324

0Other, 248
Worm, 324

Other, 248
Worm, 324

Other, 248
Worm, 324

2018

2019

2020

2021

Number of Quantitative Datasets by species
Worm

Rat

Other

Mouse

Fish

MoldFly

DogEcoli

Human

MonkeyAmmonite

Frog

BeetleHamster

Yeast

Earthworm

0.6 TB 0.6 TB 0.6 TB 0.7 TB
0.2 TB 0.2 TB 0.2 TB 0.3 TB 0.3 TB 0.3 TB 0.3 TB 0.3 TB 0.3 TB
2014

2015

2016

Mouse, 26

Data size on SSBD:repository

500

7.6 TB
6.9 TB

2017

400

Mouse, 28

Mouse, 28

Mouse, 32

Other, 109

Other, 109

Other, 109

Rat, 198

Rat, 198

Rat, 198

Worm, 333

Worm, 333

Worm, 333

2019

2020

2021

Other, 108
Rat, 1300

6.0 TB200

5.0 TB

100

Worm, 436

02018

2.0 TB

1.2 TB 1.3 TB

2013

Yeast

3.0 TB
2.0 TB 2.0 TB

2.0 TB

0.0 TB

9.0 TB

4.0 TB687

1.0 TB

Hamster

600

7.0 TB2016
3.0 TB 2017

DogBeetle

1000

8.0 TB

7.0 TB

2015

Fly

Frog

2000

800

8.0 TB

2014

MoldAmmonite

700

10.0 TB
Num. of Image Datasets

5.0 TBFish

Monkey3000

Num. of Quantitative Datasets

1000

Mouse

Human

4000

6122

2000

OtherEcoli

5000

Number of Datasets in SSBD:database

3000

Rat

6000

7000
6000

Worm

2018

2019

2020

2021

1.0 TB
0.0 TB

0.0 TB

0.0 TB

0.1 TB

0.1 TB

2016

2017

2018

2019

2020

2021

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国際連携・国内連携• JST CREST多細胞・新学術領域 シンギュラリティ⽣物学との連携• 英 OMEプロジェクト、Global BioImagingとの連携

JST-CREST
新学術領域
多細胞
シンギュラリティ⽣物学

トーゴーの⽇シンポジウム2021

⽣命動態の定量データのための統⼀フォーマット BDML/BD5• PythonによるBD5⼊出⼒のリファレンス実装を公開• Galaxyシステム上で、画像処理の結果をBD5形式に変換するサンプル実装を公開• Nikon NIS-elementsソフトウェアがBDMLに対応

JST-CREST
⽣命動態⽣命動態システム
科学推進拠点
理研BDR

先端バイオイメージング
⽀援プラットフォーム

今後の展開• SSBD:database及びSSBD:repositoryの利⽤拡⼤• 連携プロジェクト向けSSBD:database/repositoryシステムの提供• SSBD:databaseにおける画像データ・定量データの統合可視化• SSBD:repositoryにおけるタデータ登録・画像プレビューの省⼒化
細胞⽣物学会SSBD Team• Dr. Shuichi Onami• Dr. Koji Kyoda• Prof. Yukako Tohsato• Dr. Hiroya Itoga• Dr. Wang Fangfang• Ms. Yasue Nakano• (Dr. Ho Kenneth)

発⽣⽣物学会BD5リファレンス実装

TIFF2BD5

Galaxyでの動作サンプル

BDML on NIS-elements

参考⽂献
Tohsato Y. et. al. (2016) SSBD: a database of quantitative data of spatiotemporal dynamics ofbiological phenomena, Bioinformatics 32, 3471–3479, 10.1093/bioinformatics/btw417
Kyoda K. et al. (2015) Biological Dynamics Markup Language (BDML): an open format for representing
quantitative biological dynamics data, Bioinformatics, 31, 1044–1052, 10.1093/bioinformatics/btu767
Kyoda K, et al. (2020) BD5: An open HDF5-based data format to represent quantitative biologicaldynamics data. PLOS ONE 15(8): e0237468. 10.1371/journal.pone.0237468
Swedlow, Jason R et al. “A global view of standards for open image data formats and repositories.”
Nature methods, 10.1038/s41592-021-01113-7. 4 May. 2021, doi:10.1038/s41592-021-01113-7
Sarkans, Ugis et al. “REMBI: Recommended Metadata for Biological Images-enabling reuse ofmicroscopy data in biology.” Nature methods, 10.1038/s41592-021-01166-8. 21 May. 2021,
doi:10.1038/s41592-021-01166-8
Nelson, Glyn et al. “QUAREP-LiMi: A community-driven initiative to establish guidelines for quality
assessment and reproducibility for instruments and images in light microscopy.” Journal ofmicroscopy, 10.1111/jmi.13041. 2 Jul. 2021, doi:10.1111/jmi.13041

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