| Project/Area Number |
23K18152
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 45:Biology at organismal to population levels and anthropology, and related fields
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
佐藤 丈寛 琉球大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (10558026)
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| Project Period (FY) |
2023-06-30 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
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| Keywords | 古代ゲノム / 集団遺伝学 / 古人骨 / 次世代シーケンシング / 低カバレッジ |
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| Outline of Research at the Start |
本研究課題では、古人骨由来の低カバレッジゲノムデータにおける参照バイアスが、集団遺伝学的解析にどのような影響を及ぼすのかについて検討する。現代人の高カバレッジゲノムデータや、中～高カバレッジ古代人ゲノムデータに対して、リード長短縮とダウンサンプリングによる低カバレッジデータのシミュレートを行い、オリジナルデータと解析結果を比較する。さらに、中～高カバレッジでシーケンスできた古代人DNA試料をあえて極度の低カバレッジでシーケンスをするなどのプロセスを経て生成されたデータでも比較検討を行い、低カバレッジ古代ゲノムデータに適用可能な解析を明確化することで新たなパレオゲノミクス解析指針の確立を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに古代ゲノム解析でよく使用されているマッピングアルゴリズムであるBWA alnと現代人ゲノムデータ解析に一般的に使用されているBWA memの両者を古代ゲノム解析に適用した際に、どちらの方が参照バイアスが強くなるのか検討した。古代ゲノム解析に推奨されてきたaln -l 1,024 -n 0.03を使用したマッピングでは、デフォルトセッティングのBWA memに対し、ゲノム参照配列にマッピングされるリード数は僅かに多かった。しかし、alnではリード長が短くなるほどreference alleleの載ったリードの方がalternative alleleの載ったリードよりもマッピングされやすい傾向があったのに対し、memでは、両者のマッピング比率はリード長にかかわらずほぼ一定であった。マッピングアルゴリズムの違いがpseudo-haplotypeコール後のデータに与える影響を検証するために、D(Chimp,hg19ref,mem,aln)を計算したところ、 解析に使用した16個体の古人骨ゲノム中8個体では、alnを使用したデータとゲノム参照配列との親和性が有意に高かった。残りの8個体については有意差がみられなかったが、そのうち7個体については、やはりalnを使用したデータの方がゲノム参照配列との親和性が高い傾向にあった。また、有意差がみられなかった個体のゲノムカバレッジはすべて0.5×未満であり、ある程度以上のカバレッジが得られているデータでは常にalnを使用した方が参照バイアスが強くなることが示唆された。このことは、古代人ゲノムと現代人ゲノムの比較解析にも影響を及ぼすものと考えられる。これまでに報告されてきた古代人と現代人の遺伝的特徴の差異のいくつかは、単に使用したマッピングアルゴリズムの違いに起因しているかもしれず、再検討が必要であると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
他研究機関への異動とその後の解析環境構築に時間がかかり、研究計画の一部を遂行できなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
異なるマッピングアルゴリズムを使用して生成した、古人骨由来のpseudo-haplotypeデータが集団遺伝学的解析においてどのような挙動の違いを示すのかを検証する。検討する解析手法は、主成分分析、ADMIXTURE解析、TreeMix解析、outgroup f3 test、D test, qpAdmモデリング、qpGraphモデリングといった、古代ゲノム論文で広く使用されているものを対象とする。特に、D testについては、D(Chimp,hg19ref,mem,aln)において有意差のある結果が観察されていることから、一般的な集団遺伝学的解析で行われるようなD testにおいても、alnを使ったデータとmemを使ったデータには差異が生じる可能性が考えられる。また、同様にf統計量をベースとしたqpAdmモデリングやqpGraphモデリングにおいても差異が観察される可能性が期待できるため、特にこれらの解析に注目して検証を進める。
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