2017 Fiscal Year Annual Research Report
Searching for causative mutations of disease model rats by using expanded exome analysis
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17H03619
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
須山 幹太 九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (70452365)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 疾患モデル動物 / ラット / ターゲットキャプチャ / エクソーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題は、ナショナルバイオリソースプロジェクト「ラット」が保有する様々な疾患モデルラットを対象にした網羅的エクソーム解析から、それらの疾患原因変異を同定することを目的とし、原因遺伝子に基づく発症貴女の解明を目指す。その際の解析手法として、エクソン領域以外に脊椎動物のゲノムで高度に保存した部位もターゲットとしたすでに開発済みの「拡張エクソーム解析」を適用し、遺伝子発現制御領域での変異も検出可能とする。
本年度は、まず、拡張エクソーム用のターゲットキャプチャキットのデザインの評価を行った、具体的には、既にパイロットスタディでリード数を多めに読んだランの結果があるので、そこから計算機上でランダムに配列を抽出し、リード数が少ないデータセットをシミュレートすることで、安定して変異を同定するのに必要な最低限のリード数を求めた。その結果、パイロットスタディはターゲットキャプチャ１反応分の試薬あたり４サンプルの処理を行っていたが、２０サンプルを処理しても変異をコールするのに十分な深度、すなわちターゲット領域の平均深度２０、が得られることがわかった。このシミュレーションの結果は、今後の解析をより効率的に進めることが可能であることを示している。
そこで、てんかんや水頭症、高脂血症など疾患と関連した表現型を示すモデルラット７種に対して、拡張エクソーム解析を適用した。上述のシミュレーション結果に従い、ターゲットキャプチャ試薬あたりの処理するサンプル数を増やしたが、予想通り十分な量のリードデータが得られた。得られたデータについてマッピングおよび変異コールを行った。現在、表現型の原因候補変異の絞り込みを行っている。
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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
本年度は当初予定していた、ターゲットキャプチャキットのデザインの評価と、そのデザインに基づく拡張エクソームの実施を予定していたが、予定どおりそれらを遂行した。すなわち、まず、ターゲットキャプチャキットのデザインの評価であるが、パイロットスタディでは過剰にデータ解読をしており、そこからランダムに選んだサブセットを作ることで、どの程度までシーケンシングをスケールダウンできるか検討をし、今後の解析の効率化の指標を得ることに成功した。また、難解読領域の除外も検討したが、その必要がないことが明らかとなり、今後も同じデザインで進めることが判明した。さらに予定通り疾患に関連した表現型を有するラットについて、新たに拡張エクソームを実施し、それらの変異データを取得した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成３０年度は、当初計画に基づき、前年度に引き続き拡張エクソーム解析を種々の疾患モデルラット系統に適用する。また、拡張エクソーム解析結果の蓄積に伴い、得られた多型情報をデータベース化する。これにより、コモンバリアントとレアバリアントの区別がつくようになり、レアバリアントの効率的な絞り込みが可能になる。また、得られたデータを順次公共データベースに登録し、研究者コミュニティーの研究推進に役立てる。
疾患原因の候補変異が得られたものについては、その発症メカニズムをモデル化する。その傍証として遺伝子発現情報の取得が可能であれば、それを活用する。
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