2016 Fiscal Year Annual Research Report
染色体高次構造情報の計算機的再構築および染色体構造と表現型の連関解析
| Project Area | Chromosome Orchestration System |
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| Project/Area Number |
15H05979
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
伊藤 武彦 東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (90501106)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 健一 京都大学, 医学研究科, 助教 (50738226)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | ゲノム情報 / 染色体構造 / 染色体動態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
二年目である本年度の研究概要は以下のとおりである。
1) 昨年度に引き続き、ChIA-PET, Hi-CなどNGSを用いた実験データから情報学的に染色体構造予測を行う解析パイプラインの研究開発を進めた。近年急速に種々のアルゴリズムが公開されているため、それらと独自に作成している手法との比較を常に念頭に置きながら、予測精度向上、解析速度向上に務めた。また当初予定にはなかったものの、本新学術の他グループからのデータが少ない現状を打破するため、酵母を用いたHi-C実験も自前で行い、既存研究との比較などが可能な体制を整えた。
2) 昨年度に引き続き、阪大深川グループのChIA-PETデータ解析、東大白髭グループのHi-Cデータ解析、阪大石井グループのPombeゲノム解析などの共同研究を進めるとともに、ChIP-seq, ChIA-PET, Hi-Cデータを格納する染色体OSプラットフォームシステムの構築改良を進めた。東大中井グループとの連携により、プラットフォーム公開への道筋を整えた。
3)昨年度に引き続き、これまでにコヒーシン複合体の変異が報告されている造血器腫瘍である骨髄異形成症候群（MDS）およびダウン症候群に合併する急性巨核芽急性白血病（DS-AMKL）について、全エクソンシーケンスおよびRNAシーケンスにより、コヒーシン複合体関係の遺伝子変異を含む遺伝子異常を調べた。MDSでは16.4%に、DS-AMKLには27.5%にコヒーシン複合体関係の遺伝子変異を認めた。過去の報告と同様に、変異と染色体異常数との相関は認めなかった。MDSで最も変異の多いSTAG2については変異例で予後不良である傾向がみられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本新学術領域研究において、当グループが研究開発を行っているアルゴリズムを用いた共同研究が4-5件遂行できている点が、まず一番に評価されるべきポイントであると考えられる。Hi-CデータからのTAD領域自動同定プログラムの開発なども順調に推移している。これらのアルゴリズム開発に関しては、評価方法が確立できていないことが問題点の一つであったが、この点に関しても自分たちのグループで酵母を用いたHi-Cの系を立ち上げることに成功できたため、今後は自由に制限酵素を変えてデータが再現できるかなどによる検証が可能になる点も評価されるポイントである。
また、プラットフォーム構築は当初予定より若干遅れ気味ではあるが、公開の目処も立ったこともあり、全体としては概ね純情に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降として、まずは今年度研究開発した酵母を用いたHi-Cデータ取得の実験系を最大限に活用し、開発してきたアルゴリズムに対する定量評価を実施し、開発したアルゴリズムおよび先行研究のアルゴリズムとの精度比較などを実施することに注力する。同一サンプルを二種類の制限酵素で処理し、シークエンスを実施後、各アルゴリズムで構築されるTADや立体構造間にどの程度の誤差が生じるかなどを評価基準として用いる予定である。評価後必要があれば、さらなる精度向上をめざす。
続いて、他班員との共同研究をこれまで以上に遂行するとともに、他班員から得られたデータや公共データベースに登録されているデータを当該研究チームの開発したアルゴリズムで解析した結果を中心に格納した染色体OSプラットフォームの早期公開を図る。同時に、ユーザがWebインターフェースを介してサブミットしたシークエンスデータをサーバサイドで情報解析を施した上で、その結果を返す解析システムの公開も図る。ここまでの研究成果の論文化も早期に図る予定である。
さらには分担研究者とともに解析を進めている骨髄異形成症候群（MDS）およびダウン症候群に合併する急性巨核芽急性白血病（DS-AMKL）については従前の遺伝子変異からのアプローチのみならず、遺伝子発現との関連や他の変異との関係についても調べていく予定である。
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