Development of the epigenetic marker for atherosclerosis through mitochondrial DNA methylome analysis

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K15427
• Research Institution: Iwate Medical University
• Principal Investigator: 三上 貴浩 岩手医科大学, 医学部, 助教 (90804419)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: DNAメチローム / エピゲノム / 細胞老化

Outline of Annual Research Achievements

対象者の血液サンプル中のPBMCを遠心分離によって精製した。PBMCから抽出したtotal DNAをバイサルファイト処理し、核DNAとmtDNAを含む全ゲノムをターゲットにパイロシークエンシング（bisulfite- Pyrosequencing）を行った。1検体当たり0.5マクログラムのDNAを用いた。
メチル化プロファイルの個人間の差異と暦年齢との関連性に関する解析手法の検討をHannumらの手法に準じて行った。すなわち、F検定によりDNAメチル化と暦年齢との相関解析を実施した。
得られたメチル化データについて、位置とそれに対応するメチル化率を入力したDataFrameを作成し、それを特徴量として生物学的年齢を予測するモデルを検討した。F検定によりDNAメチル化と暦年齢との相関解析を実施するとともに、正則化回帰モデル（regularized regression model）のElastic Netを用いた。
年齢尺度を解析する際のElastic Net の有効性を検証するために、Zou Hらの解析を参考に、要素0,1,2をランダムに配置した100×10000の行列で最初の100列が年齢と相関するように再配置し、このデータにおいてElastic Netの有効性を検証した。penaltyとしてのλ値を変化させλ値が大きい段階で相関が認められる列を選んだ結果、最初の100列以外からも多く選ばれてしまうことがわかった。そこで、Hannum Gらの研究を参考に、まずはbootstrap approachesを用いることを検討している段階である。さらにElastic Net以外の方法も模索中である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

最適な解析手法を模索し、実データでの解析にすでに着手した。

Strategy for Future Research Activity

現在、正則化回帰モデル（regularized regression model）のElastic Netとbootstrapを用いて、生物学的年齢を予測する「ミトコンドリア年齢尺度」、加齢速度を予測する「ミトコンドリア加齢尺度」を解析しているところである。

Causes of Carryover

DNA解析外注費の一部を削減したため。
当該分は、今年度の論文投稿費用に回す。