アルツハイマー病の疾患アトラクター・遺伝子調節ネットワーク解析による生命情報解析

• 研究課題/領域番号: 16K00385
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生命・健康・医療情報学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 荻島 創一 東北大学, 東北メディカル・メガバンク機構, 教授 (40447496)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 生命情報 / 疾患アトラクター / アルツハイマー病 / 遺伝子調節ネットワーク / アルツハイマー

研究成果の概要

アルツハイマー病の疾患状態のアトラクターの推定およびその遷移解析、疾患アトラクターを形成する遺伝子調節ネットワークの解析に取り組んだ。遺伝要因、生活習慣や環境暴露等の環境要因の複雑な相互作用(G×E)の推定手法を開発し、アルツハイマー病の疾患サンプルの遺伝子発現データについて、その状態空間における細胞集団の遺伝子発現ポテンシャルの推定、疾患アトラクターの推定、疾患アトラクターを形成する遺伝子調節ネットワークの解析を行った。そして、遺伝要因・環境要因の状態空間と遺伝子発現状態空間の関連解析のうえアトラクターの遷移解析を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は遺伝要因、環境要因が複雑に相互作用して発症する多因子疾患の機序の解明に向けて、アルツハイマー病において遺伝要因、生活習慣や環境暴露等の環境要因の複雑な相互作用(G×E)の推定手法の開発を行い、遺伝子発現の状態空間における細胞集団の遺伝子発現ポテンシャルの推定、疾患アトラクターの推定、疾患アトラクターを形成する遺伝子調節ネットワークの解析を行った。遺伝要因、環境要因が複雑に相互作用して発症する多因子疾患の機序を解明することに寄与する、新たな情報学的な手法を開発した。

研究成果

• [雑誌論文] Estimating carrier frequencies of newborn screening disorders using a whole-genome reference panel of 3552 Japanese individuals (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi-Kabata, Y.,（途中略）,Koshiba, S., （途中略）, Tohoku Medical Megabank Project Study Group.（合計１9名、本研究者は５番目）
  • 雑誌名: Hum. Genet. 巻: 印刷中 号: 4 ページ: 389-409
  • DOI: 10.1007/s00439-019-01998-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Novel Risk Loci Identified in a Genome-Wide Association Study of Urolithiasis in a Japanese Population (2019)
  • 著者名/発表者名: Tanikawa Chizu、...、Ogishima Soichi、...、Matsuda Koichi
  • 雑誌名: Journal of the American Society of Nephrology 巻: 印刷中 号: 5 ページ: 855-864
  • DOI: 10.1681/asn.2018090942
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Serum magnesium and calcium levels in relation to ischemic stroke (2019)
  • 著者名/発表者名: Larsson Susanna C.、Traylor Matthew、Burgess Stephen、Boncoraglio Giorgio B.、Jern Christina、Micha?lsson Karl、Markus Hugh S.、for the MEGASTROKE project of the International Stroke Genetics Consortium
  • 雑誌名: Neurology 巻: 92 号: 9
  • DOI: 10.1212/wnl.0000000000007001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Maternity Log study: A longitudinal lifelog monitoring and multiomics analysis for the early prediction of complicated pregnancy (2019)
  • 著者名/発表者名: Sugawara J, Ochi D, Yamashita R, Yamauchi T, Saigusa D, Wagata M, Obara T, Ishikuro M, Tsunemoto Y, 18名略, Hiyama S, Nagasaki M
  • 雑誌名: BMJ Open 巻: 9 号: 2 ページ: e025939-e025939
  • DOI: 10.1136/bmjopen-2018-025939
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Susceptibility Loci for Tanning Ability in the Japanese?Population Identified by a?Genome-Wide?Association Study from the Tohoku Medical Megabank Project Cohort Study (2019)
  • 著者名/発表者名: Shido Kosuke、Kojima Kaname、Yamasaki Kenshi、Hozawa Atsushi、Tamiya Gen、Ogishima Soichi、Minegishi Naoko、Kawai Yosuke、Tanno Kozo、Suzuki Yoichi、Nagasaki Masao、Aiba Setsuya
  • 雑誌名: Journal of Investigative Dermatology 巻: epub 号: 7 ページ: 1605-1608.e13
  • DOI: 10.1016/j.jid.2019.01.015
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genome analyses for the Tohoku Medical Megabank Project towards establishment of personalized healthcare (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasuda Jun、Kinoshita Kengo、et al.,
  • 雑誌名: The Journal of Biochemistry 巻: 165 号: 2 ページ: 139
  • DOI: 10.1093/jb/mvy096
  • NAID: 40021809939
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Authentication of Patients and Participants in Health Information Exchange and Consent for Medical Research: A Key Step for Privacy Protection, Respect for Autonomy, and Trustworthiness (2018)
  • 著者名/発表者名: Kogetsu Atsushi、Ogishima Soichi、Kato Kazuto
  • 雑誌名: Frontiers in Genetics 巻: 9 ページ: 167-167
  • DOI: 10.3389/fgene.2018.00167
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Omics research project on prospective cohort studies from the Tohoku Medical Megabank Project (2018)
  • 著者名/発表者名: Koshiba, S., （途中略）, Yamamoto, M.（合計２１名、本研究者は１番目）
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 23 号: 6 ページ: 406
  • DOI: 10.1111/gtc.12588
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Multiancestry genome-wide association study of 520,000 subjects identifies 32 loci associated with stroke and stroke subtypes (2018)
  • 著者名/発表者名: Malik R, Chauhan G, Traylor M, Minegishi N, AFGen Consortium,BioBank Japan Cooperative Hospital Group; MEGASTROKE Consortium
  • 雑誌名: Nat Genet 巻: 50 号: 4 ページ: 524-537
  • DOI: 10.1038/s41588-018-0058-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Evaluation of reported pathogenic variants and their frequencies in a Japanese population based on a whole-genome reference panel of 2049 individuals article (2018)
  • 著者名/発表者名: Y Yamaguchi-Kabata, J Yasuda, O Tanabe, Y Suzuki, H Kawame, N Fuse, M Nagasaki, Y Kawai, K Kojima, F Katsuoka, S Saito, I Danjoh, I Motoike, R Yamashita, S Koshiba, D Saigusa, G Tamiya, S Kure, N Yaegashi, Y Kawaguchi, F Nagami, S Kuriyama, J Sugawara, N Minegishi, A Hozawa, T Takai-Igarashi, K Kinoshita, M Yamamoto.
  • 雑誌名: Journal of Human Genetics. 巻: 63 号: 2 ページ: 213
  • DOI: 10.1038/s10038-017-0347-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of six novel genetic loci associated with atrial fibrillation in Japanese population. (2017)
  • 著者名/発表者名: Low SK, Takahashi A, Ebana Y, Ozaki K, Christophersen IE, Ellinor PT, AFGen Consortium, Ogishima S, Yamamoto M, Satoh M, Sasaki M, Yamaji T, Iwasaki M, Tsugane S, Tanaka K, Naito M, Wakai K, Tanaka H, Furukawa T, Kubo M, Ito K, Kamatani Y, Tanaka T.
  • 雑誌名: Nature Genetics 巻: - 号: 6 ページ: 953-958
  • DOI: 10.1038/ng.3842
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Security controls in an integrated Biobank to protect privacy in data sharing: rationale and study design (2017)
  • 著者名/発表者名: Takai-Igarashi T, Kinoshita K, Nagasaki M, Ogishima S, Nakamura N, Nagase S, Nagaie S, Saito T, Nagami F, Minegishi N, Suzuki Y, Suzuki K, Hashizume H, Kuriyama S, Hozawa A, Yaegashi N, Kure S, Tamiya G, Kawaguchi Y, Tanaka H, Yamamoto M
  • 雑誌名: BMC Med Inform Decis Mak 巻: 17 号: 1 ページ: 100-100
  • DOI: 10.1186/s12911-017-0494-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] FANTOM5 CAGE profiles of human and mouse samples (2017)
  • 著者名/発表者名: Noguchi Shuhei、Arakawa Takahiro、Ogishima Soichi、ほか
  • 雑誌名: Sci Data 巻: 4 号: 1 ページ: 170112-170112
  • DOI: 10.1038/sdata.2017.112
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Human Phenotype Ontology in 2017. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohler S, Vasilevsky NA, Engelstad M, Foster E, McMurry J, Ayme S, Baynam G, Bello SM, ... Ogishima S, ...Haendel M.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 巻: 45(D1) 号: D1 ページ: D865-D876
  • DOI: 10.1093/nar/gkw1039
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Tohoku Medical Megabank Project: Design and Mission (2016)
  • 著者名/発表者名: Kuriyama S, Yaegashi N, et al. (Tamiya G; 11th in 58 authors)
  • 雑誌名: Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｐｉｄｅｍｉｏｌｏｇｙ 巻: 26 号: 9 ページ: 493-511
  • DOI: 10.2188/jea.JE20150268
  • NAID: 130005409018
  • ISSN: 0917-5040, 1349-9092
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The structural origin of metabolic quantitative diversity (2016)
  • 著者名/発表者名: Koshiba S, Motoike I, Kojima K, Hasegawa T, Shirota M, Saito T, Saigusa D, Danjoh I, Katsuoka F, Ogishima S, ... Yamamoto M.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 6 号: 1 ページ: 31463-31463
  • DOI: 10.1038/srep31463
  • URL: https://pure.teikyo.jp/en/publications/f23f66dd-859e-4088-8e53-de40d99cc561
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Pre-Eclampsia Ontology: A Disease Ontology Representing the Domain Knowledge Specific to Pre-Eclampsia. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mizuno S, Ogishima S, Nishigori H, Jamieson DG, Verspoor K, Tanaka H, Yaegashi N, Nakaya J.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 11(10) 号: 10 ページ: e0162828-e0162828
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0162828
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Development of biobank network in Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Soichi Ogishima
  • 学会等名: AMED-GA4GH GEM Japan Workshop 2019 Sendai Symposium
• [学会発表] Integrated database "db TMM" for genomic prospective cohort study in Tohoku Medical Megabank Toward personalized healthcare (2019)
  • 著者名/発表者名: 荻島創一
  • 学会等名: 生物試料の保管と活用に関するワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] データ管理と共有・クラウドの利活用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 荻島創一
  • 学会等名: 第2回バイオメディカルデータサイエンティスト養成集中講座
  • 招待講演
• [学会発表] Enabling genomic & phenotypic data sharing for the benefit of human health (2018)
  • 著者名/発表者名: Soichi Ogishima
  • 学会等名: BioHackathon 2018
  • 招待講演
• [学会発表] データベースはこれからの医療をこう変えてゆくか「データシェアリングの国外の動向と東北メディカル・メガバンク統合データベースdbTMMの取り組み」 (2018)
  • 著者名/発表者名: 荻島創一
  • 学会等名: 日本人類遺伝学会第63回大会
  • 招待講演
• [学会発表] AMEDスポンサードセッション・バイオバンクの利活用促進と倫理的・法的・社会的課題（ELSI）「ゲノム医療実現推進のためのバイオバンク利活用促進に向けたバイオバンク・ネットワーク構 築と運用支援に関する研究開発」 (2018)
  • 著者名/発表者名: 荻島創一
  • 学会等名: 情報計算化学生物学会2018年大会
• [学会発表] 第2回オミックスを原理的なところから考える-「生命」と多様性を共存させる原理は？- (2018)
  • 著者名/発表者名: 荻島創一
  • 学会等名: 情報計算化学生物学会2018年大会
• [学会発表] バイオバンクのネットワーク化で何が変わるのか？「バイオバンクのネットワーク化と横断検索」 (2018)
  • 著者名/発表者名: 荻島創一
  • 学会等名: 第4回クリニカルバイオバンク学会シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 東北メディカル・メガバンク計画における統合データベースdbTMMの構築の現状と今後ー診療情報に基づくフェノタイピングによる追跡調査へ向けてー (2018)
  • 著者名/発表者名: 荻島創一
  • 学会等名: いわて東北メディカル・メガバンク機構講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Conduct the QOL survey using J-RARE - NANBYO Patients’ Data Platform led by patients (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishimura Y, Emoto S, Nishimura K, Iwasaki M, J-RARE patient organization groups, Yoshizawa G and Ogishima S
  • 学会等名: ECRD 2018
• [学会発表] バイオバンク横断検索のプロトタイプ開発 -バイオバンクの保管試料・情報の「見える化」とワンストップでの横断検索 (2018)
  • 著者名/発表者名: 荻島創一
  • 学会等名: 第3回バイオバンク連絡会
  • 招待講演
• [学会発表] 個人情報保護法改正とゲノムデータの取扱い、国内外の動向 (2018)
  • 著者名/発表者名: 荻島創一
  • 学会等名: バイオメディカルデータサイエンティスト養成集中講座
  • 招待講演
• [学会発表] ビッグデータ・AI・ゲノム・創薬 セッション －AIや各種統計解析手法を用いたビッグデータ解析によるゲノム創薬の最前線 (2017)
  • 著者名/発表者名: 荻島創一
  • 学会等名: 第15回日本臨床腫瘍学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 診療情報の利活用によるフェノタイピングとHuman Phenotype Ontology（HPO） (2017)
  • 著者名/発表者名: 荻島創一
  • 学会等名: 第10回 Pharma AI Forum (PHAIFO)
  • 招待講演
• [学会発表] 前向きゲノムコホート研究へのNGSの貢献 (2017)
  • 著者名/発表者名: 荻島創一
  • 学会等名: Kobe NGS Day
  • 招待講演
• [学会発表] 東北メディカル・メガバンク計画の進捗と統合データベースdbTMMの構築 -診療情報に基づくフェノタイピングによる追跡調査へ向けて- (2017)
  • 著者名/発表者名: 荻島創一
  • 学会等名: 第80回徳島大学先端酵素学研究所糖尿病臨床・研究開発センター講演会
  • 招待講演
• [学会発表] ゲノム医療支援の人工知能の研究開発へ向けて：ゲノム医療とは？ (2017)
  • 著者名/発表者名: 荻島創一
  • 学会等名: 人工知能学会全国大会2017年度大会
• [学会発表] 東北メディカル・メガバンク計画の進捗状況と日本のバイオバンクのこれから (2017)
  • 著者名/発表者名: 荻島創一
  • 学会等名: 第3回クリニカルバイオバンク研究会
• [学会発表] 東北メディカル・メガバンク 共同研究および分譲申請について (2017)
  • 著者名/発表者名: 荻島創一
  • 学会等名: 第6回生命医薬情報学連合大会
• [学会発表] Development of Tohoku Medical Megabank Integrated Database ”dbTMM” and Knowledge-Base "kbTMM" (2017)
  • 著者名/発表者名: Soichi Ogishima
  • 学会等名: KI-Tohoku joint conference for international collaborations in Biobanking and Biochemistry (未来型医療拠点キックオフ 第二回カロリンスカ研究所・東北大学合同会議)
  • 国際学会
• [学会発表] ゲノム医療研究におけるPhenotyping (2017)
  • 著者名/発表者名: 荻島創一
  • 学会等名: 第37回医療情報学連合大会
• [学会発表] Network-based inference of signature genes of Alzheimer’s disease progression. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ogishima S, Tanaka H.
  • 学会等名: AROB Workshop on Artificial Life and Robotics in Busan
  • 国際学会
• [学会発表] A method to associate all possible combinations of genetic and environmental factors using GxE landscape plot. (2017)
  • 著者名/発表者名: Nagaie S, Ogishima S, Tanaka H.
  • 学会等名: AROB Workshop on Artificial Life and Robotics in Busan
  • 国際学会
• [学会発表] Minimum common data set in cross-biobank search across biobanks in Japan. (2017)
  • 著者名/発表者名: Morita M, Hirata M, Ikeda S, Tomida S, Imoto S, Ogishima S.
  • 学会等名: Global Biobank Week 2017
  • 国際学会
• [学会発表] A novel method of phenotype similarities of rare-disease patients using gene-pathway-phenotype relationships. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ogishima S, Nagaie S.
  • 学会等名: American Society of Human Genetics 2017
  • 国際学会
• [学会発表] 未来型の個別化予防の実現に向けて - 統合・知識データベースの構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 荻島創一
  • 学会等名: 関西経済連合会 ビッグデータ利活用促進に向けた講演会（大阪府・大阪市）
  • 発表場所: 関西経済連合会（大阪府・大阪市）
  • 招待講演
• [図書] ゲノム医療とゲノム創薬におけるビッグデータの活用「ヒトゲノム情報と創薬」 (2018)
  • 著者名/発表者名: 荻島 創一
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: 癌と化学療法社
• [図書] ヒト疾患のデータベースとバイオバンク (2017)
  • 著者名/発表者名: 山本雅之, 荻島創一（編著）他共著
  • 総ページ数: 229
  • 出版者: 羊土社
• [図書] 改正個人情報保護法でゲノム研究はどう変わるか？-個人識別符号 ・ 要配慮情報としてのゲノムデータ (2017)
  • 著者名/発表者名: 清水佳奈, 山本奈津子, 川嶋実苗, 片山俊明, 荻島創一
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 羊土社