多因子疾患が存在する理由の人類進化学的考察：環境適応と拡散に伴う疾患アレルの蓄積

• Project/Area Number: 12J03234
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 応用人類学
• Research Institution: The Institute of Statistical Mathematics
• Principal Investigator: 中込 滋樹 統計数理研究所, 統計数理研究所, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,960,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2012: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 日本人集団 / 自然選択 / 近似ベイズ計算 / 疾患アレルの起源 / 二重構造モデル / クローン病 / Kernel ABC / 口腔内細菌叢 / TNFSF15劣性効果 / ベイズ推論 / Kernel-ABC / TNFSF15

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、「疾患」を「進化学的」に捉える進化医学的アプローチを実践し、「疾患が人類集団に存在する理由」を解明することを目指している。多因子疾患に関係する遺伝的変異（アレル）は患者だけでなく健常者にも見られることから、人類集団の拡散に伴って拡がってきたと考えられる。そこで、本年度は「疾患アレルの起源」と「日本人集団が成立した歴史」を推定した。
(i) 自己免疫疾患アレルの起源
多因子疾患の1つである自己免疫疾患のリスクが高い理由の1つとして、かつては病原菌に対して有利に働いていたアレルが現代の環境においては過剰な免疫応答を示すためであると考えられている。本研究では、近似ベイズ計算法と呼ばれる統計学的手法を用いて、自然選択が起こった時期及びその選択圧を検証した。その結果、疾患リスクを高めるアレルは約1万年前に生じ、その後急速に集団中に拡がってきたことが示された。このことから、農耕文化の発展に伴う人口密度の上昇や家畜化により感染症リスクが高まり、その適応として自己免疫疾患アレルが集団中に拡がったことが示唆された。
(ii) 現代日本人が成立した歴史
疾患アレルは、自然選択だけでなくヒトの移動によっても拡がる。現代日本人の起源として、「小進化説、置換説、混血説」の3つの仮説が提唱されてきた。本研究では、全ゲノム一塩基多型データを用いて、近似ベイズ計算法により3つの仮説の尤度を統計学的に検証した。その結果、「現代日本人は縄文人と弥生人の混血によって誕生した」とする混血説の尤度が小進化説及び置換説の尤度に対して有意に高いことが示された。さらに、弥生人との分岐後、完新世の始まりに縄文人の系統が地域ごとに分化し、本州を中心とする縄文人の系統が弥生人と混血し、現代日本人が誕生したことが示された。
以上の結果から、複雑な集団史と地域における環境適応の結果として疾患アレルが拡がってきたと考えれる。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Model-based verification of hypotheses on the origin of modern Japanese revisited by Bayesian inference based on genome-wide SNP data (2015)
  • Author(s): Nakagome S., Sato T., Ishida H., Hanihara T., Yamaguchi T., Kimura R., Mano S., Oota H., The Asian DNA Repository Consortium
  • Journal Title: Molecular Biology and Evolution Volume: in press Issue: 6 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1093/molbev/msv045
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Genome-wide SNP analysis reveals population structure and demographic history of the Ryukyu Islanders in the southern part of the Japanese Archipelago (2014)
  • Author(s): Sato T., Nakagome S., Watanabe C., Yamaguchi K., Kawaguchi A., Koganebuchi K., Haneji K., Yamaguchi T., Hanihara T., Yamamoto K., Ishida H., Mano S., Kimura R., Oota H.
  • Journal Title: Molecular Biology and Evolution Volume: 31(11) Issue: 11 Pages: 2929-2940
  • DOI: 10.1093/molbev/msu230
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Natural allelic variations of xenobiotic-metabolizing enzymes affect sexual dimorphism in Oryzias latipes (2014)
  • Author(s): Katsumura T., Oda S., Nakagome S., Hanihara T., Kataoka H., Mitani H., Kawamura S., Oota H.
  • Journal Title: Proceedings of The Royal Society B Volume: 281 Issue: 1797 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1098/rspb.2014.2259
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Dysbiosis of salivary microbiota in inflammatory bowel disease and its association with oral immunological biomarkers (2014)
  • Author(s): Heba S. Said
  • Journal Title: DNA Research Volume: 21(1) Issue: 1 Pages: 15-25
  • DOI: 10.1093/dnares/dst037
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Ancestral polymorphisms and sex-biased migration shaped the demographic history of brown bears and polar bears (2013)
  • Author(s): Shigeki Nakagome
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 8(11): e78813 Issue: 11 Pages: 1-7
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0078813
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Kernel approximate Bayesian computation in population genetic inferences (2013)
  • Author(s): Shigeki Nakagome
  • Journal Title: Statistical Application in Genetics and Molecular Biology Volume: 12(6) Issue: 6 Pages: 667-678
  • DOI: 10.1515/sagmb-2012-0050
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Finding the factors of reduced genetic diversity on X chromosomes of Macaca fascicularis : male-driven evolution, demography, and natural selection (2013)
  • Author(s): Naoki Osada
  • Journal Title: Genetics Volume: 195 Issue: 3 Pages: 1007-1025
  • DOI: 10.1534/genetics.113.156703
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Biogeography revealed by Mariner-like transposable element sequences via a Bayesian coalescent approach (2013)
  • Author(s): Shigeki Nakagome
  • Journal Title: Journal of Molecular Evolution Volume: 77(3) Issue: 3 Pages: 64-69
  • DOI: 10.1007/s00239-013-9581-0
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comment on "Nuclear Genomic Sequences Reveal that Polar Bears Are an Old and Distinct Bear Lineage" (2013)
  • Author(s): Shigeki Nakagome
  • Journal Title: Science Volume: 339 Issue: 6127 Pages: 1522-1522
  • DOI: 10.1126/science.1227339
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ヒトの環境適応における自己免疫疾患遺伝子に対する選択圧の検証 (2014)
  • Author(s): Nakagome S., Alkorta-Aranburu G., Amato R., Howie B., Hudson R. R., Di Rienzo A
  • Organizer: 第68回日本人類学会大会
  • Place of Presentation: アクトシティ―浜松 コングレスセンター
  • Year and Date: 2014-10-31 – 2014-11-03
• [Presentation] ゲノムワイドSNP データに基づく現代日本人の起源に関するモデルのベイズ的考察 (2014)
  • Author(s): 中込滋樹、佐藤丈寛、石田肇、埴原恒彦、木村亮介、間野修平、太田博樹
  • Organizer: 第68回日本人類学会大会
  • Place of Presentation: アクトシティ―浜松 コングレスセンター
  • Year and Date: 2014-10-31 – 2014-11-03
• [Presentation] Approximate Bayesian computation to distinguish models of natural selection on new mutations and on standing variation (2014)
  • Author(s): Nakagome S., Hudson R. R., Di Rienzo A
  • Organizer: Midwest Popgen Meeting
  • Place of Presentation: University of Chicago
  • Year and Date: 2014-07-24
• [Presentation] ヒグマとホッキョクグマの進化史に関する集団遺伝学解析 (2014)
  • Author(s): 中込滋樹
  • Organizer: 日本動物学会北海道支部 第550回支部講演会
  • Place of Presentation: 北海道大学理学部
  • Year and Date: 2014-01-14
• [Presentation] Evolutionary insights into genetic and environmental factors for Crohn 's disease in Ryuku and Northern Kyushu (2013)
  • Author(s): Shigeki Nakagome
  • Organizer: The 65th Annual Meeting of The American Society of Human Genetics
  • Place of Presentation: Boston, U.S.A
  • Year and Date: 2013-10-25
• [Presentation] Inference of population demography for brown bears and polar bears (2013)
  • Author(s): Shigeki Nakagome
  • Organizer: Annual Meeting of the Society for Molecular Biology and Evolution
  • Place of Presentation: Chicago, U.S.A
  • Year and Date: 2013-06-08
• [Presentation] Kernel Approximate Bayesian Computation (2012)
  • Author(s): Shigeki Nakagome
  • Organizer: Annual Meeting of the Society for Molecular Biology and Evolution
  • Place of Presentation: ダブリンコンベンションセンター(ダブリン)
• [Presentation] Kernel Bayesian Computation (2012)
  • Author(s): Shigeki Nakagome
  • Organizer: XXVIth International Biometric Conference
  • Place of Presentation: 神戸国際会館(兵庫県)
• [Presentation] NOD2遺伝子座におけるクローン病原因変異の地域特異性 (2012)
  • Author(s): 中込滋樹
  • Organizer: 日本人類遺伝学会 第57回大会
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル(東京都)
• [Presentation] 琉球諸島と北部九州におけるクローン病の遺伝と環境の相互作用に関する人類学的考察 (2012)
  • Author(s): 中込滋樹
  • Organizer: 第66回日本人類学会大会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学 日吉キャンパス(神奈川県)
• [Book] ヒトは病気とともに進化した(第4章「出アフリカはゲノムに何をもたらしたか」の執筆を担当) (2013)
  • Author(s): 中込滋樹
  • Total Pages: 38
  • Publisher: 太田博樹、長谷川眞理子編著, 勁草書房
• [Book] 炎症性腸疾患のリスク変異の進化 (2013)
  • Author(s): 中込滋樹
  • Total Pages: 6
  • Publisher: 生物の科学遺伝, エヌ・ティー・エス出版, 5月号
• [Book] 生物の科学 遺伝 2013年5月号、『炎症性腸疾患のリスク変異の進化』 (2013)
  • Author(s): 中込滋樹
  • Total Pages: 6
  • Publisher: エヌ・ティー・エス
• [Book] 生物の科学 遺伝 2012年7月号、『アボリジニーの全ゲノム配列から探る現生人類の「出アフリカ」拡散』 (2012)
  • Author(s): 中込滋樹
  • Total Pages: 5
  • Publisher: エヌ・ティー・エス
• [Remarks] shigeki_nakagome
  • URL: https://sites.google.com/site/shigekinakagome/
• [Remarks]
  • URL: http://researchmap.jp/nakagomeS/