Bioinformaticsのお勉強

ウィーン大学で生命科学者をしている今鉄男と申します。生命の尊さ、美しさがどのようなメカニズムで生じるのかに興味があります。科学の方法論を用いて、このような問いに応えたい、私はこう思って医学生物学の基礎研究のトレーニングを受けてきました。生命を科学的手法を用いて理解を試みる上で、genomeを始めとした種々の大量データの処理が必要不可欠であることを痛感しました。また、生命科学が物理学、数学、統計学、有機化学などの種々の学問と深い関わりを持つことを実感しました。そのため、このブログは広範囲の学問領域に関しての記事を載せています。日々の学習内容を文書に書き残し、それを読み返すことによって、体系化された知識を身に付けることを目標としています。どうぞよろしくお願いします。

Perlのエラーを直す

Perlの実行時に、以下のような警告が出て邪魔です。これは、調べたところ、ログインしているMacのbashの環境設定が、Ubuntu内で反映しているのが問題だそうです。

perl: warning: Setting locale failed.

perl: warning: Please check that your locale settings:

LANGUAGE = (unset),

LC_ALL = (unset),

LC_CTYPE = "UTF-8",

LANG = "ja_JP.UTF-8"

are supported and installed on your system.

perl: warning: Falling back to a fallback locale ("ja_JP.UTF-8").

そこで、Ubuntuの~/.bashrcの末尾に

export LC_ALL=en_US.UTF-8

を追加するとうまくいきます。

OSのイメージを仮想アプライアンスとして出力

他のパソコンのVirtualboxへ現在のパソコンのVIrtualbox内のUbuntuを移植したい場合、仮想アプライアンスとして出力がおすすめです。OVAファイルが生成されますので、それをインポートすればよいです。

Virtualboxのスナップショット

Virtualboxはその瞬間の設定すべての差分を記録することができます。それがスナップショットというシステムです。OSを選択するウィンドウで、Spanpshotを選択すれば、スナップショットを作成できます。
重大な設定変更を行う前にはスナップショットを作成することをお勧めします。

Ubuntu15.04へBioperlをインストール

Bioperlはプラットフォームごとに様々なインストール方法が存在する。

一番、conservativeな方法はソースコードからのビルドだが、ハマるポイントも多い。

UbuntuはAPTでパッケージとしてインストールが可能なため、それに頼るとする。

$ sudo apt-get install bioperl

こちら（http://www.bioperl.org/wiki/Getting_Started）を参考にして、テストを行う。
以下のファイルをtest.plとでも作っておく。

use Bio::Seq;
use Bio::SeqIO;

# create a sequence object of some DNA
my $seq = Bio::Seq->new(-id => 'testseq', -seq => 'CATGTAGATAG');

# print out some details about it
print "seq is ", $seq->length, " bases long\n";
print "revcom seq is ", $seq->revcom->seq, "\n";

# write it to a file in Fasta format
my $out = Bio::SeqIO->new(-file => '>testseq.fsa', -format => 'Fasta');
$out->write_seq($seq);

その後、

$ perl test.pl
$ ls
test.pl testseq.fsa
$ less testseq.fsa
>testseq
CATGTAGATAG

問題なく動いているようである。

Virtualbox内のUbuntuにNATのポートフォワーディングによりSSH接続する

# sshサーバーをインストール
$ sudo apt-get install ssh

Ubuntuを選択して、Setting内のNetwork内のAdapter1を選択。初期設定はNATとなっているはず。Advanceを選択すると、ポートフォワーディングができる。私は以下のようにした。

ホストのMacより以下のようにコマンドをうって、Virtualbox内のUbuntuへログインできる。

$ ssh -P 2222 kappa@localhost

Ubuntu15.04をインストールしてからすぐに行うこと

#自分のユーザー所有のフォルダ名を英語に変更
$ LANG=C xdg-user-dirs-gtk-update
$ sudo reboot

#以下のコマンド３つてCUI起動になります。grubの設定ファイルを書き換えていたかつてとは異なる部分ですので注意が必要です
$ systemctl get-default
$ sudo systemctl set-default multi-user.target
$ sudo reboot

今後、都合が悪くなれば設定を追加します。

OS X Yosemite上のVirtualbox5.0.4にUbuntu15.04をインストール

Bioperlを一通り勉強しようと思い至ったため、表題の通りOS X Yosemite上のVirtualbox5.0.4にUbuntu15.04をインストールしました。

Macで外部モニターに接続

yosemiteの条件でお話します。

設定から、ディスプレイの設定まで行って、以下のウィンドウにたどり着きます。

ここからが重要。

altキーを押します。

すると、Detect displayという表示が、ウィンドウの右下に表示されます。それをクリックすれば、外部接続をうまく認識します。

altキーを使うの何とかならないかなあ。すぐ忘れていまいます。

Evernoteのローカルデータの場所

以下のディレクトリ以下にローカルに保存されているアカウントごとのデータが存在します。
/Users/(ユーザの名前)/Library/Containers/com.evernote.Evernote/Data/Library/Application Support/com.evernote.Evernote/accounts

以下のディレクトリ以下をバックアップを取っておくとよいでしょう。

/Users/(ユーザの名前)/Library/Containers/com.evernote.Evernote/Data/Library/Application Support/
と

/Users/(ユーザの名前)/Library/Containers/com.evernote.Evernote

Macで外部モニターが認識されない際の対処法

プレゼンなどで外部モニターにつないだが、反応が無いときの対処法です。

「System preferences」の「Displays」を選択します。

次にOptionキーを押すと、ウィンドウの右下に「Detect Dislpays」という隠しアイコン（？）が出現しますので、それをクリックします。

非常にわかりにくい仕様だと思いました。

このトラブルシューティングを知っていると、学会などの大舞台でヘマをこかなくて済みますね。

OS X 10.10　Yosemiteでウィンドウを大きくする

OS X 10.10　Yosemiteでウィンドウを大きくするには、

ウィンドウの左上の緑のボタンをoptionキーを押しながらクリックします。10.9からのアップデート項目です。

Humanのスライスが見れるサイト

CTやMRIなどの断層撮影像を正確に理解するには、Humanのスライスを勉強する必要があります。ここでは、そのようなスライスが掲載されているサイトを紹介します。

(1)BrainMaps.org
脳の解剖のデータベースと思いきや、体幹の解剖も登録されていました。

http://brain-maps.org/ajax-viewer.php?datid=54&sname=1725

(2)The Internet Pathology Laboratory for Medical EducationWebPath(通称WenPath)
http://library.med.utah.edu/WebPath/HISTHTML/ANATOMY/ANATOMY.html
(1)に比べると、画質が粗いですが、全身が見れるのでオススメです。

系統的に組織学が学べるサイト

ミシガン大学のサイトは、系統的に組織学が学べるのでおすすめです。バーチャルスライドへのリンクも多数あります。
http://histology.med.umich.edu/schedule/medical

医用画像の読影ソフト - Osilix

今回は、医用画像の読影ソフトであるOsilixをご紹介します。
http://www.osirix-viewer.com/index.html

OsilixはCTやMRIなどの医用画像データの標準フォーマットであるDICOMファイルを扱うことのできるビュアです。32bitと64bitの二つのタイプが提供されており、前者はGPLで提供されていますので、いますぐ無料で使う事ができます。

また、上記ホームページには、DICOMファイルのサンプルが多数置いてあるので、それをダウンロードして閲覧している大変勉強になります。

発生生物学のバーチャルスライド

発生生物学のバーチャルスライドの掲載しているページを二つご紹介します。

#1. The virtual human embryo(http://www.ehd.org/virtual-human-embryo/)
ヒトの胎児の各発生段階のバーチャルスライドを見る事ができます。

#2. UNSW Embryology - Embryo virtual slides(https://embryology.med.unsw.edu.au/embryology/index.php/Embryo_Virtual_Slides#Stage_20)
stage22のヒトの胎児の発色のよいHE染色標本を見る事ができます。

#3. BrainMaps.org - Nissl, Rattus(http://brain-maps.org/index.php?action=viewslides&datid=89)

BrainMapsのサイトにちゃっかり、ラット胎児ののNissl染色標本のバーチャルスライドが掲載されていました。

#4. Zebrafish atral at the Jake Gittlen Cancer Research Foundation(http://zfatlas.psu.edu/search.php)
Zebrafishだけでなくて、マウスのembryoも掲載されていました。

脳解剖のデータベース

Whole Slide Imaging Repository

https://digitalpathologyassociation.org/whole-slide-imaging-repository

に、組織学のデータベースが紹介されていたので、勉強してみました。

#1. BrainMaps

このなかでも、 BrainMaps(http://brain-maps.org)がすこぶる勉強になりました。

ヒトを含む様々な動物の脳の様々なスライドを見ることができます。レスポンスも早く快適です。中枢系の研究者に有用です。

#2.Michigan state university brain biodiversity bank - The Human Brain Atlas (https://www.msu.edu/~brains/brains/human/index.html)

Sagital, Coronal, Horizontal(axial)のすべてのスライスについてバーチャルスライドをみることができます。
他の動物のものも見る事ができる。

#3. The human brain.info(http://www.thehumanbrain.info//index.php)
このサイトのコンセプトも上の二つと同じ。ただし、詳細なアノテーションが付けられていることと、固定標本がみれる点が良い。

#4. Zoomable Human Brain Atlas(http://zoomablebrain.bio.uci.edu)
このサイトがもっともわかりやすいです。Fiber stainとNissl stainの両方があります、Coronal, horizontal, sagitalの3セクションも載っています。

http://ohmylab.net/blog/20140323-rspberry-pi-time-lapse-cam/

https://www.youtube.com/watch?v=SfWdCbrLmCE

###タイムラプス撮影###

まずは、Raspberry piにログインします。

#Macからログイン(-P以降はSSH用に設定したポート番号。192.168.11.7は家庭内のLanで固定したpiの無線LANのポート番号)

ssh pi@192.168.11.7 -p XXXXX

#タイムラプス撮影(大量のjpgファイルが生成される)

mkdir /home/pi/Pictures

raspistill -o /home/pi/Pictures/image-%04d.jpg -tl 6000 -t 600000 -w 1920 -h 1080

#ログアウト

exit

#Macの任意のディレクトリにすべてのファイルをダウンロード

scp -P XXXXX pi@192.168.11.7:/home/pi/test ~/Pictures

####生成したファイルから動画を作る。mencoderを使用。####

#mencoderのインストール

sudo apt-get -y install mencoder

#mencoderに与えるファイルリストを生成

ls *.jpg > stills.txt

#タイムラプス画像のファイル群から動画を生成

mencoder -nosound -ovc lavc -lavcopts vcodec=mpeg4:aspect=16/9:vbitrate=8000000 -vf scale=1920:1080 -o tlcam.avi -mf type=jpeg:fps=24 mf://@stills.txt

#動画のダウンロード

scp -P XXXXX pi@192.168.11.7:/home/pi/tlcam.avi ~/Pictures

#VLCで動画再生

open -a "VLC" tlcam.avi

###raspistillの文法解説####

raspistill -o /home/pi/Pictures/image-%04d.jpg -tl 6000 -t 600000 -w 1920 -h 1080

とは

-o /home/pi/Pictures/image-%04d.jpg

連番のファイルを生成

-tl 6000

6000ミリ秒(6sec)のタイムラプスで

-t 600000

600000ミリ秒(600sec = 10min)の間

-w 1920

横が1920pixel

-h 1080

縦が1080pixel

という指定をしている。

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