リシークエンシングによるＨＬＡゲノム多様性解析

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: HLA polymorphism, disease and evolution
• Project/Area Number: 22133002
• Research Institution: Tokai University
• Principal Investigator: 椎名 隆 東海大学, 医学部, 准教授 (00317744)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 太田 正穂 信州大学, 医学部, 准教授 (50115333) ; 細道 一善 国立遺伝学研究所, 総合遺伝研究系・人類遺伝研究部門, 助教 (50420948) ; 今西 規 東海大学, 医学部, 教授 (80270461) ; 大塚 正人 東海大学, 医学部, 講師 (90372945)
• Project Period (FY): 2010-06-23 – 2015-03-31
• Keywords: ゲノム / 次世代シークエンサー / リシークエンシング / ゲノム多様性 / データベース

Research Abstract

(1) HLA遺伝子領域のゲノム解析：日本人集団最高頻度HLAハプロタイプであるHLA-A24-B52-DR15配列に存在していた約60 kbのギャップをコスミドクローンを用いて埋め、現在、イルミナ社の次世代シークエンサーより得られたリード配列をマッピングすることによる補正を進めている。またHLA領域をホモ接合体として有するセルライン、24サンプル(うち日本人由来7サンプル)におけるHLA領域のターゲットリシーケンス、バイサルファイトシーケンス、RNAシーケンスをおこない、HLA領域における多型･変異ならびにDNAメチル化とHLA遺伝子発現量の関連性、ハプロタイプ間の差異を精査した。
(2) 超高解像度NGS-DNAタイピング法の開発：HLA-DRB3/4/5プライマーを新たに設計し、合計11 HLA遺伝子座におけるPCR条件の統一化とマルチプレックス法、またアリル判定法などDNAタイピングの骨子となる手法を開発した。本法の有用性を評価するために、日本人を含む主な集団から収集した計120検体における多型解析を進めている。また、非血縁間造血幹細胞移植ドナー/患者ペアーにおけるHLA遺伝子多型の網羅的検出と移植成績との比較やHLA関連疾患２種（自己免疫性肝炎と自己免疫性膵炎）における多型解析を進めている。
(3) HLA統合データベースの構築：昨年度に引き続き、リンク自動管理システムを基盤として国内外のHLA関連分子情報の統合化を進めた。またヒトの全タンパク質断片に対してHLAクラスIおよびクラスII分子と結合するエピトープの予測を網羅的に行った。これをデータベース化し、自己ペプチドとの結合性予測結果を容易に検索・閲覧できるシステムを本領域研究内で公開した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

日本人集団最高頻度HLAハプロタイプであるHLA-A24-B52-DR15配列決定や主要なHLAハプロタイプにおけるHLA領域の多型･変異ならびにDNAメチル化とHLA遺伝子発現量の関連性に関する研究に目途が立ったこと、超高解像度NGS-DNAタイピング法の開発をほぼ終えることができ、この方法を用いてHLA関連疾患における多型解析を開始できたことから、本研究課題はおおむね順調に進展している、と言える。

Strategy for Future Research Activity

本計画研究の進行をさらに加速させ、他研究計画にそれら情報を提供し、本領域の活性化ならびに質の高い成果を発表することを図る。統合データベースに関しては、国全体で取り組んでいるライフサイエンスデータベースプロジェクトとの連携や国際的なHLA研究者との連携なども視野に入れつつ、研究開発に取り組みたい。

Research Products

• [Journal Article] HLA-DRB1, -DRB3, -DRB4 and -DRB5 genotyping at a super-high resolution level by long range PCR and high throughput sequencing (2014)
  • Author(s): Ozaki Y, Suzuki S, Shigenari A, Okudaira Y, Kikkawa E, Oka A, Ota M, Mitsunaga S, Kulski JK, Inoko H, Shiina T
  • Journal Title: Tissue Antigens Volume: 83 Pages: 10-16
  • DOI: 10.1111/tan.12258
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A novel HLA-B allele, HLA-B*44:184, identified by super high-resolution single-molecule sequence-based typing in a Japanese (2014)
  • Author(s): Wada A, Shiina T, Michino J, Yasumura S, Sugiyama T
  • Journal Title: Tissue Antigens Volume: 83 Pages: 198-199
  • DOI: 10.1111/tan.12284
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genomic sequence analysis of the major histocompatibility complex (MHC) class I G/F segment in common marmoset (Callithrix jacchus) (2014)
  • Author(s): Kono A, Brameier M, Roos C, Suzuki S, Shigenari A, Kametani Y, Kitaura K, Matsutani T, Suzuki R, Inoko H, Walter L, Shiina T
  • Journal Title: J Immunol. Volume: 192 Pages: 3239-3246
  • DOI: 10.4049/jimmunol.1302745
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Study of MHC class II region polymorphism in the Filipino cynomolgus macaque population (2014)
  • Author(s): Blancher A, Aarnink A, Yamada Y, Tanaka K, Yamanaka H, Shiina T
  • Journal Title: Immunogenetics Volume: 66 Pages: 219-230
  • DOI: 10.1007/s00251-014-0764-7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In phase HLA genotyping by next generation sequencing. A comparison between two massively parallel sequencing bench-top systems, the Roche GS Junior and Ion Torrent PGM (2014)
  • Author(s): Kulski JK, Suzuki S, Ozaki Y, Inoko H, Shiina T
  • Journal Title: HLA and Associated Important Diseases Volume: Chapter 5
  • DOI: 10.5772/57556
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] HLA-DRB1, -DRB3, -DRB4 and -DRB5 genotyping at a super-high resolution level by long range PCR and high-throughput sequencing. (2014)
  • Author(s): Ozaki Y, Suzuki S, Shigenari A, Okudaira Y, Kikkawa E, Oka A, Ota M, Mitsunaga S, Kulski JK, Inoko H, Shiina T.
  • Journal Title: Tissue Antigens Volume: 83(1) Pages: 10-16
  • DOI: 10.1111/tan.12258
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Direct Comparison of Autologous and Allogeneic Transplantation of iPSC Derived Neural Cells in the Brain of a Nonhuman Primate Stem (2013)
  • Author(s): Morizane A, Doi D, Kikuchi T, Okita K, Hotta A, Kawasaki T, Hayashi T, Onoe H, Shiina T, Yamanaka S, Takahashi J.
  • Journal Title: Stem Cell Reports Volume: 1 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2013.08.007. eCollection 2013
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A novel HLA-B allele, HLA-B*39:01:16, identified by super high-resolution single-molecule sequence-based typing in a Japanese individual (2013)
  • Author(s): Miyazono T, Shiina T, Michino J, Yasumura S, Sugiyama T
  • Journal Title: Tissue Antigens Volume: 82 Pages: 205–206
  • DOI: 10.1111/tan.12175
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] HLA遺伝子における超高解像度DNAタイピング法 (SS-SBT) の開発 (2013)
  • Author(s): 尾崎 有紀、鈴木 進悟、重成 敦子、吉川 枝里、岡 晃、光永 滋樹、椎名 隆、猪子 英俊
  • Journal Title: DNA Polymorphism Volume: 21 Pages: 160-163
• [Journal Article] PiggyBac-mediated generation of stable transfectants with surface HLA expression from a small number of cells. (2013)
  • Author(s): Miura H., Inoko H., Inoue I., Okada Y., Tanaka M., Sato M. and Ohtsuka M.
  • Journal Title: Anal. Biochem Volume: 437 Pages: 29-31
  • DOI: 10.1016/j.ab.2013.02.003
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] HLA-DPB1*04:01 allele is associated with non-obstructive azoospermia in Japanese patients. (2013)
  • Author(s): Jinam TA, Nakaoka H, Hosomichi K, Mitsunaga S, Okada H, Tanaka A, Tanaka K, Inoue I.
  • Journal Title: Hum Genet Volume: 132 Pages: 1405-1411
  • DOI: 10.1007/s00439-013-1347-7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phase-defined complete sequencing of the HLA genes by next-generation sequencing. (2013)
  • Author(s): Hosomichi K, Jinam TA, Mitsunaga S, Nakaoka H, Inoue I.
  • Journal Title: BMC Genomics. Volume: 14 Pages: 355
  • DOI: 10.1186/1471-2164-14-355.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A nonsynonymous variant of IL1A is associated with endometriosis in Japanese population. (2013)
  • Author(s): Hata Y, Nakaoka H, Yoshihara K, Adachi S, Haino K, Yamaguchi M, Nishikawa N, Kashima K, Yahata T, Tajima A, Watanabe A, Akira S, Hosomichi K, Inoue I, Tanaka K.
  • Journal Title: J Hum Genet. Volume: 58 Pages: 517-520
  • DOI: 10.1038/jhg.2013.32.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Detection of ancestry informative HLA alleles confirms the admixed origins of Japanese population. (2013)
  • Author(s): Nakaoka H, Mitsunaga S, Hosomichi K, Shyh-Yuh L, Sawamoto T, Fujiwara T, Tsutsui N, Suematsu K, Shinagawa A, Inoko H, Inoue I.
  • Journal Title: PLoS One. Volume: 8 Pages: e60793
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0060793.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Exome sequencing identifies novel rheumatoid arthritis-susceptible variants in the BTNL2. (2013)
  • Author(s): Mitsunaga S, Hosomichi K, Okudaira Y, Nakaoka H, Kunii N, Suzuki Y, Kuwana M, Sato S, Kaneko Y, Homma Y, Kashiwase K, Azuma F, Kulski JK, Inoue I, Inoko H.
  • Journal Title: J Hum Genet. Volume: 58 Pages: 210-215
  • DOI: 10.1038/jhg.2013.2.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] KIR, HLA, and IL28B Variant Predict Response to Antiviral Therapy in Genotype 1 Chronic Hepatitis C Patients in Japan. (2013)
  • Author(s): Nozawa Y, Umemura T, Joshita S, Katsuyama Y, Shibata S, Kimura T, Morita S, Komatsu M, Matsumoto A, Tanaka E, Ota M.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 12;8(12) Pages: e83381
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0083381
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Two siblings with type 1 autoimmune pancreatitis. (2013)
  • Author(s): Watanabe T, Maruyama M, Ito T, Kanai K, Oguchi T, Muraki T, Hamano H, Arakura N, Ota M, Kawa S.
  • Journal Title: Intern Med Volume: 52(8) Pages: 895-899
  • DOI: 10.2169/internalmedicine.52.9078
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Risk HLA allele for predisposition to type I autoimmune pancreatitis. (2014)
  • Author(s): Ota M, Kawa S, Oguchi T, Watanabe T, Maruyama M, Kanai K, Muraki T, Hamano H, Arakura N.
  • Organizer: International Symposium IgG4-RD & Associated Conditions
  • Place of Presentation: Hawaii, USA
  • Year and Date: 20140216-20140219
• [Presentation] 新しいHLAアリル判定法、SS-SBT法の実用化に関する研究 (2013)
  • Author(s): 尾崎有紀、鈴木進悟、重成敦子、桝屋安里、吉川枝里、岡晃、太田正穂、光永滋樹、猪子英俊、椎名隆
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド(兵庫）
  • Year and Date: 20131203-20131206
• [Presentation] Phase-definedシーケンシングによるHLA遺伝子配列完全決定とパイプライン (2013)
  • Author(s): 細道一善、 井ノ上逸朗
  • Organizer: 第58回日本人類遺伝学会
  • Place of Presentation: 江陽グランドホテル（宮城）
  • Year and Date: 20131120-20131123
• [Presentation] 次世代シーケンサーによる骨髄ドナー登録者のHLAタイピング法の開発（II） (2013)
  • Author(s): 細道一善 中岡博史 清水まり恵 中島文明 井ノ上逸朗
  • Organizer: 第22回日本組織適合性学会大会
  • Place of Presentation: コラッセふくしま（福島）
  • Year and Date: 20130914-20130916
• [Presentation] iPS細胞樹立前後の同一性確認のためのNGSを用いた第4区域までのHLAタイピング
  • Author(s): 末上 伸二、小島 裕人、鈴木 進悟、尾崎 有紀、椎名 隆(ＣＡ)、光永 滋樹、猪子 英俊、佐治 博夫、木村 貴文
  • Organizer: 第21回日本組織適合性学会近畿地方会
  • Place of Presentation: 京都大学（京都）
• [Book] 遺伝子図鑑 (2013)
  • Author(s): 細道一善ら
  • Total Pages: 263
  • Publisher: 悠書館
• [Patent(Industrial Property Rights)] 次世代シークエンサーのためのDNAライブラリー調製方法 (2014)
  • Inventor(s): 細道一善、井ノ上逸朗、光永滋樹
  • Industrial Property Rights Holder: ジェノダイブファーマ株式会社
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 特願2014-052203
  • Filing Date: 2014-03-14
• [Patent(Industrial Property Rights)] HLA遺伝子のマルチプレックスDNAタイピング方法及びキット (2013)
  • Inventor(s): 椎名 隆、鈴木 進悟、尾崎 有紀、光永 滋樹、猪子 英俊
  • Industrial Property Rights Holder: 椎名 隆、鈴木 進悟、尾崎 有紀、光永 滋樹、猪子 英俊
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 特願2013-099547
  • Filing Date: 2013-05-09
• [Patent(Industrial Property Rights)] 超並列高速シークエンサーによる簡便なHLA遺伝子のDNAタイピング方法及びキット (2013)
  • Inventor(s): 椎名 隆、鈴木 進悟、尾崎 有紀、光永 滋樹、猪子 英俊
  • Industrial Property Rights Holder: 椎名 隆、鈴木 進悟、尾崎 有紀、光永 滋樹、猪子 英俊
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 特願2013-244624
  • Filing Date: 2013-11-27