@kozo_ni

Cytoscape3 とProcessing based new visualizer

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発表要旨

• Cytoscape の開発版 (version3) の紹介

• Cytoscape3 用レンダラ拡張

Processing-renderer の紹介

• Processing-renderer プラグインの今後

Cytoscape とは

• 分子間相互作用ネットワーク可視化プラットフォーム

– PPI– 代謝ネットワーク– その他様々な生物学情報ネットワーク

• 強力なアトリビュート、ビジュアルスタイルマッパーを備える– ウェブサービスを用いたアトリビュート情報の取得機能も備える

Cytoscape 3 について

• Cytoscape の開発版 ( 安定版は 2.* 系 )• 2.* 系とは異なる依存関係解決メカニズム

– Maven– OSGi

• 機能モジュールを扱う仕組み ( 動的な loadstart, stop, …)

– Spring-DM• 機能モジュールをまたいだ DI

• 2.* 系と比較してモジュラリティが大きく向上

Cytoscape 3 の構造• コアの上に機能モジュールがロードされるイメージ

(Eclipse のような構造 )• リポジトリにおける

– コアの場所 [http://chianti.ucsd.edu/svn/cytoscape3/trunk/application]

– 機能モジュール ( バンドル ) の場所 [http://chianti.ucsd.edu/svn/core3/]

CORE

VIZMAP LAYOUT PRESENTATIONMODELCytoscape

3

…

Processing renderer … …

Cytoscape3のプラグイン

Cytoscape 3 の開発方法と現状

• コアデベロッパー大野氏による checkout, build, debug 方法のドキュメント (Cy3 開発者必読 )– http://cytoscape.wodaklab.org/wiki/Cytoscape_3.0/Eclipse/CoreDevelopment

• インタラクティブにノードのアトリビュートを扱う操作、 Vizmapper 部分などまだ実装されていない部分が存在する– 内部的にアトリビュートを保持する仕組みはできている

Processing new visualizer について(Cytoscape 3 用 )

• [ 部分 ] ネットワークのレンダラとして Processing を使用可能にするプラグイン– Processing

• 画像処理やアニメーションといったビジュアルデザインに特化したプログラミング環境

– Cytoscape での活用を狙った機能• ノード毎の画像表示 ( アレイの時系列発現量棒グラフ、化合物の構造式 等 )

• 3D Animation ( アレイの時系列または複数サンプルの発現量比較に )

Processing レンダラを用いた 3D 表示例

• Visual style and Presentation using Processing– Processing is able in

• Image processing• Animation

– These function can be used easily from Cy3 • Custom node graphics (e.c microarray expression bar

chart in node)• 3D Animation (e.c time series or multiple sample

visualizatiron)

開発時の想定使用例

• 異種ネットワークを統合– Palsson の GPR 関係ネットワークと代謝ネットワークを統合 , 1 つのビューに 3D 表示

Ndifon, 2009, PLoS comp. biol.

PPI や代謝ネットワークなど

GPR の interaction と代謝ネットワークを全てつないだネットワークの 3 次元表示 ( ただし G のレイヤーの上に転写因子のレイヤーを設けている )

当初の思惑

• 前述の統合ネットワークから– 転写因子の制御下

– 2 代謝物 - 反応経路間に関わる蛋白 - 遺伝子群

のどちらかを抽出し、 3 次元表示することで生物学的発見がえられるのではと考えていたのだが……

生物学者側からの反応

• 代謝に関しては KEGG のような Map の中のどの反応かがわかるようなものでないと生物学的にピンと来ない

– 代謝に関しては慣れ親しんだ化合物配置のまま ( 静的なネットワーク ) であってほしい

• 3D といっても目で見る以上切り出す画は 2D 。 2D 画像の視点を切り替えた際に切り出される画が常に生物学的に意味のあるものを提示してくれるユーザインタフェースを提供してほしい– 前述のネットワークモジュールの場合、回転してあらゆる角度から見ることは可能だが回転させたところで新たな意味が得られるわけではない

プロジェクトの今後の方針

• 代謝ネットワークを Pathway Projector に倣った静的なグローバルマップ (Kono, 2009, PLoS one) に置き換える

– このマップ上に Processingを用いて Custom node graphics を実現する ( 時系列アレイ発現などの表現 )

• 情報は 3D としてもちつつもユーザに見せるビューを制限する

– クリック毎に , 3D における平面のビュー ( 代謝ネットワーク ), 縦のビュー ( 発現制御ネットワーク ) を切り替える

代謝に関わる酵素遺伝子の発現制御ネットワーク (SBML?)

グローバルな代謝ネットワーク

Click

本プラグインのソースコード

• これまでのリポジトリ (誰でも参加しやすいようにGithubへの移行を予定 )– http://chianti.ucsd.edu/svn/csplugins/trunk/soc/kozo/

• Trac(Github移行に伴い wiki も移行する予定 )

– http://cg06.naist.jp/gsoc

• 移行先Github リポジトリ– http://github.com/kozo2/processing-renderer– http://github.com/kozo2/layer-plugin

謝辞

• 大野圭一朗 氏 (UCSD)– Google summer of code のメンターとして本プロジェクトを指導して頂きました ( コードの殆どは大野さんの手によるものです )

• 中尾光輝 氏 (DBCLS)– 本プロジェクト提案のきっかけとなった

Biohackathon2009への参加を認めてくださいました