NISHIDA, Akifumi

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Affiliation

Faculty of Science and Engineering, School of Advanced Science and Engineering

Job title

Assistant Professor(without tenure)

 

Research Areas 【 display / non-display

  • Life, health and medical informatics

  • Applied microbiology

Papers 【 display / non-display

  • A cross-sectional analysis from the Mykinso Cohort Study: establishing reference ranges for Japanese gut microbial indices

    Satoshi WATANABE, Shoichiro KAMEOKA, Natsuko O. SHINOZAKI, Ryuichi KUBO, Akifumi NISHIDA, Minoru KURIYAMA, Aya K. TAKEDA

    Bioscience of Microbiota, Food and Health   40 ( 2 ) 123 - 134  2021.04  [Refereed]

    DOI

  • Usefulness of Machine Learning-Based Gut Microbiome Analysis for Identifying Patients with Irritable Bowels Syndrome

    Hirokazu Fukui†, Akifumi Nishida†, Satoshi Matsuda, Fumitaka Kira, Satoshi Watanabe, Minoru Kuriyama, Kazuhiko Kawakami, Yoshiko Aikawa, Noritaka Oda, Kenichiro Arai, Atsushi Matsunaga, Masahiko Nonaka, Katsuhiko Nakai, Masao Matsumoto, Shinji Morishita, Aya K. Takeda, Hiroto Miwa

    Journal of Clinical Medicine   9(8) ( 2403 )  2020.07  [Refereed]

    Authorship:Lead author

  • Control of contingent microbial ecosystem

    Akifumi Nishida

       2018.03

    Authorship:Corresponding author

  • Effect of light wavelength on hot spring microbial mat biodiversity

    Akifumi Nishida, Vera Thiel, Mayuko Nakagawa, Shotaro Ayukawa, Masayuki Yamamura

    PLOS ONE   13 ( 1 ) e0191650 - e0191650  2018.01  [Refereed]

    Authorship:Lead author

    DOI

  • High-frequency noise attenuation of a two-component system responding to short-pulse input

    Akifumi Nishida, Ryoji Sekine, Daisuke Kiga, Masayuki Yamamura

    ACM International Conference Proceeding Series     28 - 35  2016.12  [Refereed]

    Authorship:Lead author

     View Summary

    Among the various biological devices developed and characterized in synthetic biology, light-sensing biological devices can serve as an input-output system owing to their light modulation property. The well-characterized devices in living systems are useful for modulating cellular sensing and transducing information. In this study, we examined short pulse responsiveness of a light-sensing two-component system (TCS), Cph8-OmpR, which was generated by replacing the sensor domain of the EnvZ-OmpR osmoregulatory system with the light sensor Cph1. We varied the input pulse width of the Cph8-OmpR system and found that an input width of &lt
    1 s was sufficient to alter the accumulation of a reporter gene upregulated by Cph8 phosphorylation of OmpR. Based on this result and the mathematical model showing that the timescale for the upstream Cph8-activity transition was much faster than that of downstream gene expression, we evaluated the merit of a TCS with such an unbalanced cascade. Our mathematical simulation of a cascade TCS suggests that high-frequency noise arising from fast transitions in kinase activity was attenuated throughout the cascade reaction. In terms of noise attenuation, these results can contribute to analyze biological cascade systems with the balance of reaction rates in each process.

    DOI

Awards 【 display / non-display

  • poster award

    2015.03   Attenuating high-frequency noise of a two-component system responding to short-pulse input

  • poster award

    2013.10   Dynamical control of protein concentration using synthetic two-component system

    Winner: Akifumi Nishida

  • 畠山賞

    2008.03   日本機械学会  

    Winner: 西田暁史

Research Projects 【 display / non-display

  • Mathematical modeling of microbiome ecosystems for elucidating environmental issues

    Project Year :

    2018.10
    -
    2019.09
     

    Nishida Akifumi

    Authorship: Principal investigator

  • 多摩川の微生物生態系モデル構築による下水処理水の影響や季節変動の解析

    Project Year :

    2017.09
    -
    2019.03
     

    山村雅幸, 西田暁史

    Authorship: Coinvestigator(s)

  • Elucidation of microbial interspecies and intraspecific interactions during micobial mat formation

    Project Year :

    2016.04
    -
    2017.02
     

    Nishida Akifumi

    Authorship: Principal investigator

Specific Research 【 display / non-display

  • 非平衡環境における微生物生態系のエネルギーと偶発性の理論構築

    2020   中川麻悠子, 山村雅幸

     View Summary

    エネルギーが絶えず注がれる非平衡環境において、微生物生態系のエネルギーと確率的形成の理論を構築することを目的とする。そのための前段階として、理論構築の基となる実データを非平衡環境の1つである排水処理場から得た。排水処理水中の微生物生態系を、16S rRNA遺伝子によって解析するとともに化学成分を測定し、環境因子に関連する微生物をデータ処理によって抽出した。さらに排水処理水が混入する河川でも上流から下流にわたって河川水を採取し、微生物構成や化学成分を同様に測定した。これら系列データはLotka-Volterra方程式によってモデル化し、微生物間相互作用がどのように変化するのかが解明できた。

  • 微生物群集の決定論的・確率論的形成の解明

    2020   中川麻悠子, 山村雅幸

     View Summary

    微生物群集の形成は決定論的プロセスと確率的プロセスによって成り立っているが、これらプロセスと環境との関係は未知である。そこで、河川での実地実験、試験管内での実験、シンプルな数理モデルを用いた計算機実験によって、環境が確率的形成に与える影響を調べた。その結果、微生物群集は非適応環境にさらされたときに決定論的プロセスに支配されやすいことが分かった。この原因の1つとして、非適応環境にさらされたときに、その環境に適応できる微生物の種数が限られることが示唆された。これは大きな環境変化があったときに微生物生態系が決定論的に変化することで、環境変化の指標になりうることを示唆している。

  • 深層学習応用に向けた細菌叢の特徴解析とデータ生成

    2019  

     View Summary

     過敏性腸症候群(IBS)は腹部の痛みや不快感、膨満感や便の不規則性などの症状を特徴とする胃腸障害であり、器質的損傷はない。このIBSは腸内細菌叢と密接に関係していることが現在までに分かっているが、IBSを診断または評価するための客観的なバイオマーカーはまだない。そこでIBS患者の糞便の腸内細菌叢プロファイルを調査し、機械学習を使用した腸内細菌叢解析に基づくIBS診断モデルの確立を試みた。 その結果、IBSを診断する機械学習モデルの構築に成功した。また、IBS診断には短鎖脂肪酸よりも細菌叢により大きな情報が含まれていることが分かった。本研究で開発した機械学習モデルは、糞便から他の病気含めてIBSを一次診断するのに役立てることが期待できる。

 

Syllabus 【 display / non-display

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Teaching Experience 【 display / non-display

  • Project Research B

    Waseda University  

    2019.10
    -
    Now
     

  • Experiment of Electrical and Bioscience C

    Waseda University  

    2019.10
    -
    Now
     

  • Fundamental Experiment of Science and Engineering 1B

    Waseda University  

    2019.10
    -
    Now
     

  • graduation research A

    Waseda University  

    2019.04
    -
    Now
     

  • Fundamental Experiment of Science and Engineering 1A

    Waseda University  

    2019.04
    -
    Now
     

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