低カバレッジロングリードを用いた効率的ゲノム構造変異同定手法の確立

• 研究課題/領域番号: 17K07264
• 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: システムゲノム科学
• 研究機関: 地方独立行政法人静岡県立病院機構静岡県立総合病院(救急診療部、循環器病診療部、がん診療部、臨床診療部 (2021-2022); 国立研究開発法人理化学研究所 (2017-2020)
• 研究代表者: 小杉 俊一 地方独立行政法人静岡県立病院機構静岡県立総合病院(救急診療部、循環器病診療部、がん診療部、臨床診療部, リサーチサポートセンター, 研究員 (30365457)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2019年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: ゲノムシークエンシング / ロングリード / 構造変異 / タンデムリピート / 全ゲノムシークエンシング / structural variation / sv / long read / structurally variation / PacBio / chromium

研究成果の概要

ロングリードを用いてゲノム構造変異（SV）を効率的かつ高精度に検出するソフトウェア（LRsv）を開発した。ロングリードを用いて検出されるヒトSVの約半数は、タンデムリピート(TR)領域で検出される挿入と欠失であり、それらの多くがTRのリピートユニットのコピー数の増減を伴うコピー数変異であった。LRsvは従来のロングリー ドを用いたSV検出ツールと異なり、TR領域で検出されるコピー数変異とそれ以外の領域で検出されるSVを区別して検出する。さらにLRsvは、検出された挿入や重複についてのリピート特性やレトロエレメントの相同性解析も併せて行うため、従来のツールには無いSVの特性を明らかに出来る。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ゲノム構造変異（SV）は、個人間のゲノムの違いのうち50塩基対以上の長さの変異のことで、さまざまなヒト疾患の要因になると考えられている。近年比較的安価に利用できるようになったロングリードシークエンシングを用いてSVを検出するためのソフトウェア（LRsv）を開発した。LRsvの特徴は、タンデムリピート領域に存在するリピートコピー数変異とそれ以外の領域のSVを区別して検出することにある。このため、本ツールは従来のツールでは不可能であったゲノム構造の網羅的な解析を可能にし、ヒト疾患を含めた生物形質の原因となるSVやタンデムリピート変異の同定に役立つことが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Variant Spectrum of von Hippel-Lindau (VHL) disease and its genomic heterogeneity in Japan. (2023)
  • 著者名/発表者名: 1.Kenji Tamura, Yuki Kanazashi, Chiaki Kawada, Yuya Sekine, Kazuhiro Maejima, Shingo Ashida, Takashi Karashima, Shohei Kojima, Nickolas F Parrish, Shunichi Kosugi, Chikashi Terao, Shota Sasagawa, Masashi Fujita, Todd A Johnson, Yukihide Momozawa, Keiji Inoue, Taro Shuin, Hidewaki Nakagawa
  • 雑誌名: Human Molecular Genetics 巻: Published online 11 March 号: 12 ページ: 2046-2054
  • DOI: 10.1093/hmg/ddad039
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Detection of trait-associated structural variations using short read sequencing. (2023)
  • 著者名/発表者名: 1.Shunichi Kosugi, Yoichiro Kamatani, Katsutoshi Harada, Kohei Tomizuka, Yukihide Momozawa, Takayuki Morisaki, The Biobank Japan Project, and Chikashi Terao
  • 雑誌名: Cell Genomics 巻: in press
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Whole genome sequencing of 45 Japanese patients with intellectual disability. (2021)
  • 著者名/発表者名: Chihiro Abe-Hatano, Aritoshi Iida, Shunichi Kosugi, Yukihide Momozawa, Chikashi Terao, Keiko Ishikawa, Mariko Okubo, Yasuo Hachiya, Hiroya Nishida, Kazuyuki Nakamura, Rie Miyata, Chie Murakami, Kan Takahashi, Kyoko Hoshino, Haruko Sakamoto, Sayaka Ohta, Masaya Kubota, Eri Takeshita, Akihiko Ishiyama et al.
  • 雑誌名: American Journal of Medical Genetics - Part A 巻: 185 号: 5 ページ: 1468-1480
  • DOI: 10.1002/ajmg.a.62138
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome features of common vetch (Vicia sativa) in natural habitats. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kenta Shirasawa, Shunichi Kosugi, Kazuhiro Sasaki, Andrea Ghelfi, Koei Okazaki, Atsushi Toyoda, Hideki Hirakawa, Sachiko Isobe
  • 雑誌名: Plant Direct 巻: 5 号: 10
  • DOI: 10.1002/pld3.352
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Endogenization and excision of human herpesvirus 6 in human genomes. (2020)
  • 著者名/発表者名: Xiaoxi Liu, Shunichi Kosugi, Rie Koide, Yoshiki Kawamura, Jumpei Ito, Hiroki Miura, Nana Matoba, Motomichi Matsuzaki , and other 14 authors
  • 雑誌名: PLOS Genetics 巻: 16 号: 8 ページ: 1008915-1008915
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1008915
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Prevalence and spectrum of pathogenic germline variants in Japanese patients with early-onset colorectal, breast, and prostate cancer. (2020)
  • 著者名/発表者名: Xiaoxi Liu, Sadaaki Takata, Kyota Ashikawa, Tomomi Aoi, Shunichi Kosugi, Chikashi Terao, Nicholas F. Parrish, Koichi Matsuda, Hidewaki Nakagawa, Yoichiro Kamatani, Michiaki Kubo, and Yukihide Momozawa
  • 雑誌名: JCO Clinical Oncology 巻: 4 号: 4 ページ: 183-191
  • DOI: 10.1200/po.19.00224
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] tappAS: a comprehensive computational framework for the analysis of the functional impact of differential splicing. (2020)
  • 著者名/発表者名: Lorena de la Fuente, Angeles Arzalluz-Luque, Manuel Tardaguila, Hector del Risco, Cristina Marti, Sonia Tarazona, Pedro Salguero, Raymond Scott, Alberto Lerma, Ana Alastrue-Agudo, Pablo Bonilla, Jeremy R.B. Newman, Shunichi Kosugi, Lauren M. McIntyre, Victoria Moreno-Manzano, and Ana Conesa
  • 雑誌名: Genome Biology 巻: 21 号: 1 ページ: 119-119
  • DOI: 10.1186/s13059-020-02028-w
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Comprehensive evaluation of structural variation detection algorithms for whole genome sequencing. (2019)
  • 著者名/発表者名: 3.Shunichi Kosugi, Yukihide Momozawa, Xiaoxi Liu, Chikashi Terao, Michiaki Kubo, and Yoichiro Kamatani
  • 雑誌名: Genome Biology 巻: 20 号: 1 ページ: 117-117
  • DOI: 10.1186/s13059-019-1720-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A novel PAK3 pathogenic variant identified in two siblings from a Japanese family with X-linked intellectual disability: case report and review of the literature. (2019)
  • 著者名/発表者名: 4.Aritoshi Iida, Kyoko Takano, Eri Takeshita, Chihiro Abe Hatano, Shinichi Hirabayashi, Yuji Inaba, Shunichi Kosugi, Yoichiro Kamatani, Yukihide Momozawa, Michiaki Kubo, Eiji Nakagawa, Ken Inoue, and Yu-ichi Goto
  • 雑誌名: Cold Spring Harb. Mol. Case Stud. 巻: 5 号: 6 ページ: a003988-a003988
  • DOI: 10.1101/mcs.a003988
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A novel intragenic deletion in OPHN1 in a Japanese patient with Dandy-Walker malformation. (2019)
  • 著者名/発表者名: Iida A, Takeshita E, Kosugi S, Kamatani Y, Momozawa Y, Kubo M, Nakagawa E, Kurosawa K, Inoue K, Goto YI
  • 雑誌名: Human Genome Variation 巻: 6 号: 1 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1038/s41439-018-0032-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Comprehensive evaluation of structural variation detection algorithms for whole genome sequencing (2019)
  • 著者名/発表者名: Shunichi Kosugi
  • 学会等名: 第８回生命医薬情報学連合大会
• [学会発表] Structural variations in whole genome sequencing data from 1300 disease genomes (2017)
  • 著者名/発表者名: 小杉俊一、桃沢幸秀、久保允人、鎌谷洋一郎
  • 学会等名: 第6回生命医薬情報連合大会
• [備考] MOPline: Detection of Structural Variants
  • URL: https://github.com/stat-lab/MOPline