パーソナルゲノム情報のための遺伝統計手法の開発

• Project Area: Personal genome-based initiatives toward understanding bran diseases
• Project/Area Number: 25129701
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 田宮 元 東北大学, 東北メディカル・メガバンク機構, 教授 (10317745)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2014: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2013: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 遺伝統計学 / パーソナルゲノム情報 / ゲノム多様性 / 高次元変数選択 / GPGPU

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、次世代シークエンサーがもたらす個人の全ゲノム情報（パーソナルゲノム情報）から、真に疾患に寄与するDNAバリアントを取り出すための方法を確立することである。平成26年には主に以下の研究を行った。
１）Fanによって開発された超高次元変数選択法であるSIS（Sure Independence Screening）の枠組みを用いて、手法の開発を行った。SISは、高速な周辺回帰の後に高精度の変数選択を行うという統計的枠組みであり、実際に周辺回帰に用いる統計量や変数選択手法については、利用者が開発する必要がある。２）遺伝子型のコーディング法として、リスクアリルの増加に伴う相加的な効果の上昇を仮定するモデルとともに、アリルのあるなしによるコーディングも行った。前者は、連続変数であり、後者はカテゴリカル変数である。３）上記のそれぞれのコーディング法で各バリアント（あるいはプール）ごとに分割表を作成し、オッズ比やp値、尤度のような統計量を計算する。それらの統計量を用いてランキングを作成し、周辺回帰を行った。４）周辺回帰で上位となった変数に関して、ロジスティック重回帰モデルを立て、Lassoタイプの変数選択を実施した。５）以上のアルゴリズムを、GPGPU技術を用いてソフトウェア実装する。実際には、NVIDIAのCUDAを用いてLinux上でプログラミングを行った。
また、平成26年度には、SKATやT1のような既存手法と次元削減手法を組み合わせることで、高速で柔軟な手法の開発も行っている。また、それらの手法を、エクソーム解析から得られたいくつかのテストデータに適用した。

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] Positive selection with diversity in oculocutaneous albinisms type 2 gene (OCA2) among Japanese. (2015)
  • Author(s): Shimanuki M, Abe Y, Tamiya G, Ueki M, Hozumi Y, Suzuki T.
  • Journal Title: Pigment Cell Melanoma Res Volume: 28 Issue: 2 Pages: 233-5
  • DOI: 10.1111/pcmr.12337
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Association of neonatal hyperbilirubinemia in breast-fed infants with UGT1A1 or SLCOs polymorphisms. (2015)
  • Author(s): Sato H, Uchida T, Toyota K, Nakamura T, Tamiya G, Kanno M, Hashimoto T, Watanabe M, Aoki K, Hayasaka K.
  • Journal Title: J Hum Genet Volume: 60 Issue: 1 Pages: 35-40
  • DOI: 10.1038/jhg.2014.98
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Whole-exome sequencing confirmation of a novel heterozygous mutation in RUNX1 in a pregnant woman with platelet disorder. (2015)
  • Author(s): Obata M, Tsutsumi S, Makino S, Takahashi K, Watanabe N, Yoshida T, Tamiya G, Kurachi H.
  • Journal Title: Platelets Volume: 26 Issue: 4 Pages: 364-369
  • DOI: 10.3109/09537104.2014.912750
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A mutation of COX6A1 causes a recessive axonal or mixed form of Charcot-Marie-Tooth disease. (2014)
  • Author(s): Tamiya G, Makino S, Hayashi M, Abe A, Numakura C, Ueki M, Tanaka A, Ito C, Toshimori K, Ogawa N, Terashima T, Maegawa H, Yanagisawa D, Tooyama I, Tada M, Onodera O, Hayasaka K.
  • Journal Title: Am J Hum Genet. Volume: 95 Issue: 3 Pages: 294-300
  • DOI: 10.1016/j.ajhg.2014.07.013
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Likelihood ratio-based integrated personal risk assessment of type 2 diabetes (2014)
  • Author(s): Sato N, Htun NC, Daimon M, Tamiya G, Kato T, Kubota I, Ueno Y, Yamashita H, Fukao A, Kayama T, Muramatsu M.
  • Journal Title: Endocrine Journal Volume: 61 Issue: 10 Pages: 967-988
  • DOI: 10.1507/endocrj.EJ14-0271
  • NAID: 130004704360
  • ISSN: 0918-8959, 1348-4540
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Divergence of East Asians and Europeans estimated using maleand female-specific genetic markers (2014)
  • Author(s): Tateno Y, Komiyama T, Katoh T, Munkhbat B, Oka A, Haida Y, Kobayashi H, Tamiya G, Inoko H
  • Journal Title: Genome Biol Evol Volume: 6(3) Issue: 3 Pages: 466-73
  • DOI: 10.1093/gbe/evu027
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A pollen coat-inducible autoinhibited Ca^<2+>-ATPase expressed in stigmatic papilla cells is required for compatible pollination in the Brassicaceae (2014)
  • Author(s): Iwano, M., Igarashi, M., Tarutani, Y., Kaothien-Nakayama, P., Nakayama, H., Moriyama, H., Yakabe, R., Entani, T., Shimosato-Asano, H., Ueki, M., Tamiya, G., and Takayama, S
  • Journal Title: Plant Cell Volume: 26 (2) Issue: 2 Pages: 636-649
  • DOI: 10.1105/tpc.113.121350
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pleiotropic effect of common variants at ABO glycosyltranferase locus in 9q32 on plasma levels of pancreatic lipase and angiotensin converting enzyme (2014)
  • Author(s): Yamagata University Genomic Cohort Consortium (YUGCC)
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 9 Issue: 2 Pages: e55903-e55903
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0055903
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Variants in melanogenesis-related genes associate with skin cancer risk among Japanese populations. (2014)
  • Author(s): Yoshizawa J, Abe Y, Oiso N, Fukai K, Hozumi Y, Nakamura T, Narita T, Motokawa T, Wakamatsu K, Ito S, Kawada A, Tamiya G, Suzuki T
  • Journal Title: J Dermatol Volume: 41 Issue: 4 Pages: 296-302
  • DOI: 10.1111/1346-8138.12432
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Gamete attachment requires GEX2 for successful fertilization in Arabidopsis. (2014)
  • Author(s): 森稔幸、井川智子、田宮元、宮城島進也、Frederic Berger
  • Journal Title: Current Biology Volume: 24 Issue: 2 Pages: 170-175
  • DOI: 10.1016/j.cub.2013.11.030
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Case of a Mongolian child with extensive Mongolian spots in Mucopolysaccharidosis type VI: Identification of a novel mutation in the arylsulfatase B gene. (2013)
  • Author(s): Okamura K, Munkhbat B, Bachimeg B, Tamiya G, Hozumi Y, Suzuki T.
  • Journal Title: J Dermatol Volume: 40 Issue: 9 Pages: 758-759
  • DOI: 10.1111/1346-8138.12237
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comparison of caregiver strain in Parkinson's disease between Yamagata, Japan, and Maryland, The United States. (2013)
  • Author(s): Tanji H, Koyama S, Wada M, Kawanami T, Kurita K, Tamiya G, Saito N, Suzuki K, Kato T, Anderson KE, Gruber-Baldini AL, Fishman PS, Reich SG, Weiner WJ, Shulman LM.
  • Journal Title: Parkinsonism Relat Disord Volume: 19 Issue: 6 Pages: 628-633
  • DOI: 10.1016/j.parkreldis.2013.02.014
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The confounding effect of cryptic relatedness for environmental risks of systolic blood pressure on cohort studies. (2013)
  • Author(s): Shibata K, Hozawa A, Tamiya G, Ueki M, Nakamura T, et al.
  • Journal Title: Mol Genet Genomic Med Volume: 1 Issue: 1 Pages: 45-53
  • DOI: 10.1002/mgg3.4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A founder haplotype of APOE-Sendai mutation associated with lipoprotein glomerulopathy. (2013)
  • Author(s): Toyota K, Hashimoto T, Ogino D, Matsunaga A, Ito M, Masakane I, Degawa N, Sato H, Shirai S, Umetsu K, Tamiya G, Saito T, Hayasaka K.
  • Journal Title: J Hum Genet Volume: 58 Pages: 254-258
  • NAID: 10031177219
  • Peer Reviewed
• [Presentation] パーソナルゲノム情報のための遺伝統計手法の開発 (2014)
  • Author(s): 田宮 元
  • Organizer: 第二回研究班会議
  • Place of Presentation: 東京都文京区
• [Presentation] ゲノム疫学研究のビッグデータ解析におけるp>>n問題とその対応 (2014)
  • Author(s): 田宮 元
  • Organizer: 第24回日本疫学会学術総会
  • Place of Presentation: 仙台市
  • Invited
• [Book] ゲノム医学のための遺伝統計学 (2015)
  • Author(s): 田宮 元、植木 優夫、小森 理
  • Total Pages: 205
  • Publisher: 共立出版
• [Remarks] ゲノム情報解析ユニット
  • URL: http://www.genetix-h.com/~AMERI/