• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Bayesian Modeling for Understanding Systems of Immune Responses and Revealing Immune Escape Mechanisms

Research Project

Project/Area Number 18H03328
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 62010:Life, health and medical informatics-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

井元 清哉  東京大学, 医科学研究所, 教授 (10345027)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 中川 英刀  国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, チームリーダー (50361621)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥16,510,000 (Direct Cost: ¥12,700,000、Indirect Cost: ¥3,810,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2018: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Keywordsベイズモデル / 免疫システム / HLA / ネオ抗原
Outline of Annual Research Achievements

2018年に、血液などから取得された生殖系細胞ゲノムのシークエンスデータ、特に全ゲノムシークエンスデータからHLA遺伝子class I及びclass II(A,B,C,DPA1,DPB1,DQA1,DQB1,DRB1)の型を決定するアルゴリズムALPHLARDを開発した。2019年度においては、がんに焦点を当て、がん細胞から取得したシークエンスデータと生殖系細胞ゲノムのシークエンスデータを合わせて HLA遺伝子に生じた後天的ゲノム変異を高精度に同定する手法の開発を行った。生殖系細胞のゲノムシークエンスはがん細胞からのゲノムシークエンスよりも深度は浅めで読まれることが多い。すなわちがん細胞からのシークエンスデータの方がHLA遺伝子型の決定には有利である。しかしながら、がん細胞におけるHLA遺伝子には変異が入っている可能性がある。そこで両方のデータを同時に使用して2つの解析を同時に実行し、2つの解析の精度を相乗効果によって高める新たなデータ解析技術であるALPHLARD-NT を開発した。その結果、上記class Iおよびclass IIの遺伝子において、1st fieldで100%,2nd fieldで99.2%,3rd fieldで98.5%と世界最高精度を示すことが出来た。また、ALPHARDを用いて国際がんゲノムコンソーシアムのPanCancer Analysis of Whole Genomes(PCAWG)プロジェクトにおいて約2,800のがんサンプルのHLA遺伝子型を解析した。この結果は、PCAWGプロジェクトの成果の一部としてNature,Feb6;578(7793):82-93(2020)において発表された。
HLA遺伝子型が決定できると、がんゲノムの体細胞変異によって生じる変異型ペプチドが免疫細胞に抗原提示されるか否かが予測できる。この抗原提示のメカニズムは、免疫細胞によるがん細胞の排除システムに繋がり、がん細胞の免疫監視システムにおいて重要な位置を占める。2019年度においては、このHLA分子と変異型ペプチドの結合予測を行うソフトウェアNeoantimonを改良し、GitHubにおいて公開した。この情報技術面については、現在論文を投稿中である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

予定通りがん細胞からのシークエンスデータと対照コントロールとしての正常細胞からのシークエンスデータを統合して、HLA遺伝子型の決定と、HLA遺伝子に生じた体細胞変異同定の2つの解析を同時に実行し、それぞれの精度を高めることが出来た。また、ネオ抗原を探索するための解析パイプライン Neoantimon についてもさまざまな変異に対応するよう拡張し論文を投稿することが出来、概ね計画通りに進んでおり、次年度の研究に繋がるプレリミナリーな結果も得ることが出来ているため、「概ね順調に進展している」と判断する。

Strategy for Future Research Activity

まずは、Neoantimonの論文としての出版を目指す。その上で、がん細胞の免疫監視のシステム的解析に取り組む。ゲノムシークエンス解析から見いだされる免疫関連遺伝子に生じた体細胞変異やネオ抗原、RNAシークエンスを用いたT細胞受容体レパトアやパスウェイ解析など統合することで免疫システムとしての特徴付けを行う。更に、がん組織ががん化の過程で免疫システムから受けてきた免疫プレッシャーの“ヒストリー”を解析し、がんの免疫逃避機構を解明する情報科学技術の開発を行う。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(17 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research Journal Article Presentation Book

  • [Int'l Joint Research] ICGC/TCGA(米国)

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] ICGC/TCGA(カナダ)

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] ICGC/TCGA(中国)

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] ICGC/TCGA(韓国)

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] ICGC/TCGA(ドイツ)

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research]

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Journal Article] Comprehensive analysis of indels in whole-genome microsatellite Regions and microsatellite instability across 21 cancer types2020

    • Author(s)
      Fujimoto A*, Fujita M, Hasegawa T, Wong JH, Maejima K, Oku-Sasaki A, Nakano K, Shiraishi Y, Miyano S, Yamamoto G, Akagi K, Imoto S, and Nakagawa H
    • Journal Title

      Genome Res

      Volume: 30 Pages: 2020-2020

    • DOI

      10.1101/gr.255026.119

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Pan-cancer analysis of whole genomes.2020

    • Author(s)
      The ICGC/TCGA Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes Consortium
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 578 Pages: 82-93

    • DOI

      10.1038/s41586-020-1969-6

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Classification of primary liver cancer with immunosuppression mechanisms and correlation with genomic alterations2020

    • Author(s)
      Fujita M, Yamaguchi R, Hasegawa T, Shimada S, Arihiro K, Hayashi S, Maejima K, Nakano K, Fujimoto A, Ono A, Aikata H, Ueno M, Hayami S, Tanaka H, Miyano S, Yamaue H, Chayama K, Kakimi K, Tanaka S, Imoto S, Nakagawa H.
    • Journal Title

      EBioMedicine.

      Volume: 53 Pages: 102659-102659

    • DOI

      10.1016/j.ebiom.2020.102659

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Quantifying immune-based counterselection of somatic mutations2019

    • Author(s)
      Yang F, Kim DK, Nakagawa H, Hayashi S, Imoto S, Stein L, and Roth F
    • Journal Title

      PLoS Genet

      Volume: 15

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1008227

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Capturing the differences between humoral immunity in the normal and tumor environments from repertoire-seq of B-cell receptors using supervised machine learning2019

    • Author(s)
      Konishi H, Komura D, Katoh H, Atsumi S, Koda H, Yamamoto A, Seto Y, Fukayama M, Yamaguchi R, Imoto S, Ishikawa S.
    • Journal Title

      BMC Bioinformatics

      Volume: 20(1) Pages: 267-267

    • DOI

      10.1186/s12859-019-2853-y

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] ALPHLARD-NT: Bayesian method for HLA genotyping and mutation calling through simultaneous analysis of normal and tumor whole-genome sequence data2019

    • Author(s)
      Hayashi S, Moriyama T, Yamaguchi R, Mizuno S, Komura M, Miyano S, Nakagawa H, Imoto S
    • Journal Title

      Journal of Computational Biology

      Volume: 26(9) Pages: 923-937

    • DOI

      10.1089/cmb.2018.0224

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Antigen delivery targeting tumor-associated macrophages overcomes tumor immune resistance2019

    • Author(s)
      Muraoka Daisuke、Seo Naohiro、Hayashi Tae、Tahara Yoshiro、Fujii Keisuke、Tawara Isao、Miyahara Yoshihiro、Okamori Kana、Yagita Hideo、Imoto Seiya、Yamaguchi Rui、Komura Mitsuhiro、Miyano Satoru、Goto Masahiro、Sawada Shin-ichi、Asai Akira、Ikeda Hiroaki、Akiyoshi Kazunari、Harada Naozumi、Shiku Hiroshi
    • Journal Title

      The Journal of Clinical Investigation

      Volume: 129 Pages: 1278-1294

    • DOI

      10.1172/jci97642

    • NAID

      120006594317

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] ALPHLARD: a Bayesian method for analyzing HLA genes from whole genome sequence data2018

    • Author(s)
      Hayashi S, Yamaguchi R, Mizuno S, Komura M, Miyano S, Nakagawa H, Imoto S
    • Journal Title

      BMC Genomics

      Volume: 19(1) Pages: 790-790

    • DOI

      10.1186/s12864-018-5169-9

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Immuno-genomics pancancer landscape reveals diverse immune escape mechanisms and immune-editing histories2018

    • Author(s)
      Seiya Imoto
    • Organizer
      Biomedical Sciences in the Era of Big Data
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Cancer Immunogenomics Analysis of ICGC/PCAWG2018

    • Author(s)
      Seiya Imoto
    • Organizer
      The 77th Annual Meeting of the Japanese Cancer Association
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Book] T細胞受容体レパトア解析2018

    • Author(s)
      井元清哉, 長谷川嵩矩, 山口類
    • Total Pages
      5
    • Publisher
      メディカルドゥ
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2021-01-27  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi