DNAとRNAシークエンシングデータを用いた統合変異解析ツールの開発

• 研究課題/領域番号: 21K12117
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分62010:生命、健康および医療情報学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人国立がん研究センター
• 研究代表者: 上野 敏秀 国立研究開発法人国立がん研究センター, 研究所, ユニット長 (40381446)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2024年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2024年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: ゲノム解析 / 解析パイプライン / バイオインフォマティクス / 変異解析 / 融合遺伝子検出 / DNA・RNAシークエンシング

研究開始時の研究の概要

DNA由来サンプルから変異解析やコピー数解析、RNA由来サンプルから発現量解析や融合遺伝子検出などのそれぞれの単体の解析を行うだけでなく、変異の有無の精度向上や疾患に起こっている現象を統合的に捉える工夫をDNAとRNAのデータから取得し、両方の結果を横断的・統合的に解析するパイプラインの開発を行う。

研究成果の概要

本研究では、WES・WGS・ターゲットシークエンシングなど複数のNGSプラットフォームに対応した、統合的かつ自動化された解析パイプラインを構築した。体細胞変異、コピー数異常、構造異常、融合遺伝子、発現量といった解析項目を包括的に処理・視覚化し、横断的な比較を可能とした。実データを用いた検証では、コピー数増幅と構造異常、高発現の一致や、低頻度変異のIGV画像による視認性向上などの成果を得た。また、エラー処理やモジュール単位での再実行機能を備え、大規模解析への適応性も確保した。今後、解析部門への応用が期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で構築したNGS解析パイプラインは、複数のシークエンスプラットフォームや解析項目に対応し、統合的かつ視覚的なデータ解釈を可能にした点で学術的意義が高い。特に、体細胞変異・構造異常・発現情報を同時に俯瞰できることで、がんの分子病態解明に貢献する。また、自動化と視認性向上を実現することで、解析者の技量に依存しない再現性の高い結果が得られ、解析精度の向上や見落とし防止につながる。社会的には、臨床現場でのNGSデータの迅速・正確な解釈を支援し、個別化医療の推進やがん診断・治療の高度化への貢献が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Somatic mutations in tumor-infiltrating lymphocytes impact on antitumor immunity (2024)
  • 著者名/発表者名: Mukohara F、Iwata K、Ishino T、Inozume T、Nagasaki J、Ueda Y、Suzawa K、Ueno T、Ikeda H、Kawase K、Saeki Y、Kawashima S、Yamashita K、Kawahara Y、Nakamura Y、Honobe-Tabuchi A、Watanabe H、Dansako H、Kawamura T、Suzuki Y、Honda H、Mano H、Toyooka S、Kawazu M、Togashi Y
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 121 号: 35
  • DOI: 10.1073/pnas.2320189121
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Maintenance of R-loop structures by phosphorylated hTERT preserves genome integrity (2024)
  • 著者名/発表者名: Machitani Mitsuhiro、Nomura Akira、Yamashita Taro、Yasukawa Mami、Ueki Saori、Fujita Ken-Ichi、Ueno Toshihide、Yamashita Akio、Tanzawa Yoshikazu、Watanabe Masahiko、Taniguchi Toshiyasu、Saitoh Noriko、Kaneko Shuichi、Kato Yukinari、Mano Hiroyuki、Masutomi Kenkichi
  • 雑誌名: Nature Cell Biology 巻: 26 号: 6 ページ: 932-945
  • DOI: 10.1038/s41556-024-01427-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] A molecular glue RBM39-degrader induces synthetic lethality in cancer cells with homologous recombination repair deficiency (2024)
  • 著者名/発表者名: Kohsaka Shinji、Yagishita Shigehiro、Shirai Yukina、Matsuno Yusuke、Ueno Toshihide、Kojima Shinya、Ikeuchi Hiroshi、Ikegami Masachika、Kitada Rina、Yoshioka Ken-ichi、Toshimitsu Kohta、Tabata Kimiyo、Yokoi Akira、Doi Toshihiko、Yamamoto Noboru、Owa Takashi、Hamada Akinobu、Mano Hiroyuki
  • 雑誌名: npj Precision Oncology 巻: 8 号: 1 ページ: 117-117
  • DOI: 10.1038/s41698-024-00610-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] GLI1 confers resistance to PARP inhibitors by activating the DNA damage repair pathway (2024)
  • 著者名/発表者名: Ikeuchi Hiroshi、Matsuno Yusuke、Kusumoto-Matsuo Rika、Kojima Shinya、Ueno Toshihide、Ikegami Masachika、Kitada Rina、Sumiyoshi-Okuma Hitomi、Kojima Yuki、Yonemori Kan、Yatabe Yasushi、Takamochi Kazuya、Suzuki Kenji、Yoshioka Ken-ichi、Mano Hiroyuki、Kohsaka Shinji
  • 雑誌名: Oncogene 巻: 43 号: 41 ページ: 3037-3048
  • DOI: 10.1038/s41388-024-03105-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Allelic loss of <scp>HLA</scp> class I facilitates evasion from immune surveillance in cervical intraepithelial neoplasia (2024)
  • 著者名/発表者名: Kawase Katsushige、Taguchi Ayumi、Ishizaka Aya、Lin Jason、Ueno Toshihide、Yoshimoto Daisuke、Eguchi Satoko、Mori Seiichiro、Sone Kenbun、Mori Mayuyo、Yonekura Syuji、Hanazawa Toyoyuki、Maeda Daichi、Kukimoto Iwao、Mano Hiroyuki、Osuga Yutaka、Kawana Kei、Kawazu Masahito
  • 雑誌名: HLA 巻: 103 号: 6 ページ: 15509-15509
  • DOI: 10.1111/tan.15509
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cancer risk assessment of premalignant breast tissues from patients with BRCA mutations by genome profiling (2024)
  • 著者名/発表者名: Hirose Takeshi、Ikegami Masachika、Kida Kumiko、Ueno Toshihide、Kitada Rina、Wang Lei、Tanaka Shinya、Endo Makoto、Nakashima Yasuharu、Kanomata Naoki、Mano Hiroyuki、Yamauchi Hideko、Kohsaka Shinji
  • 雑誌名: npj Breast Cancer 巻: 10 号: 1 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1038/s41523-024-00693-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Multiomic molecular characterization of the response to combination immunotherapy in MSS/pMMR metastatic colorectal cancer (2024)
  • 著者名/発表者名: Takei S、Tanaka Y、Lin Yi-Tzu、Koyama S、Fukuoka S、Hara H、Nakamura Y、Kuboki Y、Kotani D、Kojima T、Bando H、Mishima S、Ueno T、Kojima S、Wakabayashi M、Sakamoto N、Kojima M、Kuwata T、Yoshino T、Nishikawa H、Mano H、Endo I、Shitara K、Kawazoe A
  • 雑誌名: Journal for ImmunoTherapy of Cancer 巻: 12 号: 2 ページ: 8210-8210
  • DOI: 10.1136/jitc-2023-008210
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Promoter swapping of truncated PDGFRB drives Ph-like acute lymphoblastic leukemia (2023)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki Bunpei、Ueno Toshihide、Sugiyama Masanaka、Kojima Shinya、Arakawa Ayumu、Tao Kayoko、Tanimura Kazuki、Shiraishi Kouya、Yagishita Shigehiro、Kohsaka Shinji、Kato Mamoru、Kiyokawa Nobutaka、Goto Yasushi、Yatabe Yasushi、Hamada Akinobu、Mano Hiroyuki、Ogawa Chitose、Tanaka Yosuke
  • 雑誌名: npj Precision Oncology 巻: 7 号: 1 ページ: 132-132
  • DOI: 10.1038/s41698-023-00485-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Subclonal accumulation of immune escape mechanisms in microsatellite instability-high colorectal cancers (2023)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Y, Niida A, Nagayama S, Saeki K, （中略）, Mizuno S, Kawazu M, Kohsaka S, Ueno T, Mano H, Ishihara S, Uemura M, Mori M, Doki Y, Eguchi H, Oshima M, Suzuki Y, Shibata T, Mimori K.
  • 雑誌名: Br J Cancer 巻: 129 号: 7 ページ: 1105-1118
  • DOI: 10.1038/s41416-023-02395-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genome Doubling Shapes High-Grade Transformation and Novel EWSR1::LARP4 Fusion Shows SOX10 Immunostaining in Hyalinizing Clear Cell Carcinoma of Salivary Gland (2023)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Kenya、Kawazu Masahito、Yoshimoto Seiichi、Ueno Toshihide、Omura Go、Saito Yuki、Ando Mizuo、Ryo Eigitsu、Sakyo Airi、Yoshida Akihiko、Yatabe Yasushi、Mano Hiroyuki、Mori Taisuke
  • 雑誌名: Laboratory Investigation 巻: 103 号: 10 ページ: 100213-100213
  • DOI: 10.1016/j.labinv.2023.100213
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strategic Approach to Heterogeneity Analysis of Cutaneous Adnexal Carcinomas Using Computational Pathology and Genomics (2023)
  • 著者名/発表者名: Nishimura Yuuki、Ryo Eijitsu、Inoue Satoshi、Kawazu Masahito、Ueno Toshihide、Namikawa Kenjiro、Takahashi Akira、Ogata Dai、Yoshida Akihiko、Yamazaki Naoya、Mano Hiroyuki、Yatabe Yasushi、Mori Taisuke
  • 雑誌名: JID Innovations 巻: 3 号: 6 ページ: 100229-100229
  • DOI: 10.1016/j.xjidi.2023.100229
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Somatic mutations can induce a noninflamed tumour microenvironment via their original gene functions, despite deriving neoantigens (2023)
  • 著者名/発表者名: Ishino Takamasa、Kawashima Shusuke、Tanji Etsuko、Ueno Toshihide、Ueda Youki、Ogasawara Sadahisa、Sato Kazuhito、Mano Hiroyuki、Ishihara Soichiro、Kato Naoya、Kawazu Masahito、Togashi Yosuke
  • 雑誌名: British Journal of Cancer 巻: 128 号: 6 ページ: 1166-1175
  • DOI: 10.1038/s41416-023-02165-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transcriptomic Profiling of MSI-H/dMMR Gastrointestinal Tumors to Identify Determinants of Responsiveness to Anti?PD-1 Therapy (2022)
  • 著者名/発表者名: Chida K、Kawazoe A、Suzuki T、Kawazu M、Ueno T、Takenouchi K、Nakamura Y、Kuboki Y、Kotani D、Kojima T、Bando H、Mishima S、Kuwata T、Sakamoto N、Watanabe J、Mano H、Ikeda M、Shitara K、Endo I、Nakatsura T、Yoshino T
  • 雑誌名: Clinical Cancer Research 巻: 28 号: 10 ページ: 2110-2117
  • DOI: 10.1158/1078-0432.ccr-22-0041
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tumor mutational burden measurement using comprehensive genomic profiling assay (2022)
  • 著者名/発表者名: Kage Hidenori、Kohsaka Shinji、Tatsuno Kenji、Ueno Toshihide、Ikegami Masachika、Zokumasu Koichi、Shinozaki-Ushiku Aya、Nagai Sumimasa、Aburatani Hiroyuki、Mano Hiroyuki、Oda Katsutoshi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Clinical Oncology 巻: 52 号: 8 ページ: 925-929
  • DOI: 10.1093/jjco/hyac063
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exploration of predictive biomarkers for postoperative recurrence of stage II/III colorectal cancer using genomic sequencing (2022)
  • 著者名/発表者名: Kishigami Fumishi、Tanaka Yosuke、Yamamoto Yoko、Ueno Toshihide、Kojima Shinya、Sato Kazuhito、Inoue Satoshi、Sugaya Saori、Ishihara Soichiro、Mano Hiroyuki、Kawazu Masahito
  • 雑誌名: Cancer Medicine 巻: 11 号: 18 ページ: 3457-3470
  • DOI: 10.1002/cam4.4710
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] High-Throughput Functional Evaluation of MAP2K1 Variants in Cancer (2022)
  • 著者名/発表者名: Mizuno Sho、Ikegami Masachika、Koyama Takafumi、Sunami Kuniko、Ogata Dai、Kage Hidenori、Yanagaki Mitsuru、Ikeuchi Hiroshi、Ueno Toshihide、Tanikawa Michihiro、Oda Katsutoshi、Osuga Yutaka、Mano Hiroyuki、Kohsaka Shinji
  • 雑誌名: Molecular Cancer Therapeutics 巻: 22 号: 2 ページ: 227-239
  • DOI: 10.1158/1535-7163.mct-22-0302
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mixed Response to Cancer Immunotherapy is Driven by Intratumor Heterogeneity and Differential Interlesion Immune Infiltration (2022)
  • 著者名/発表者名: T. Morinaga, T. Inozume, Y. Togashi et al.
  • 雑誌名: Cancer Research Communications 巻: 2 号: 7 ページ: 739-753
  • DOI: 10.1158/2767-9764.crc-22-0050
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] PD-1 blockade therapy promotes infiltration of tumor-attacking exhausted T cell clonotypes (2022)
  • 著者名/発表者名: Nagasaki Joji、Inozume Takashi、Yosuke Togashi et al.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 38 号: 5 ページ: 110331-110331
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2022.110331
  • NAID: 120007192058
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Lactic acid promotes PD-1 expression in regulatory T cells in highly glycolytic tumor microenvironments (2022)
  • 著者名/発表者名: Kumagai S, Koyama S, Itahashi K, Tanegashima T, Lin YT, Togashi Y, Kamada T, Irie T, Okumura G, Kono H, Ito D, Fujii R, Watanabe S, Sai A, Aokage K, Suzuki J, Ishii G, Kuwata T, Sakamoto N, Kawazu M, Ueno T, Mori T, Yamazaki N, Tsuboi M, Yatabe Y, Kinoshita T, Doi T, Shitara K, Mano H, Nishikawa H
  • 雑誌名: Cancer Cell 巻: 40 号: 2 ページ: 201-218
  • DOI: 10.1016/j.ccell.2022.01.001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] HLA Class I Analysis Provides Insight Into the Genetic and Epigenetic Background of Immune Evasion in Colorectal Cancer With High Microsatellite Instability (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawazu M, Ueno T, Saeki K, Sax N, Togashi Y, Kanaseki T, Chida K, Kishigami F, Sato K, Kojima S, Tanegashima T, Matsubara D, Tane K, Tanaka Y, Iinuma H, Hashiguchi Y, Hazama S, Khor SS, Tokunaga K, Tsuboi M, Niki T, Eto M, Shitara K, Torigoe T, Ishihara S, Aburatani H, Haeno H, Nishikawa H, Mano H
  • 雑誌名: Gastroenterology 巻: 162 号: 3 ページ: 799-812
  • DOI: 10.1053/j.gastro.2021.10.010
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Multi-omic profiling of peritoneal metastases in gastric cancer identifies molecular subtypes and therapeutic vulnerabilities (2021)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Yosuke、Chiwaki Fumiko、Kojima Shinya、Kawazu Masahito、Komatsu Masayuki、Ueno Toshihide、Inoue Satoshi、Sekine Shigeki、Matsusaki Keisuke、Matsushita Hiromichi、Boku Narikazu、Kanai Yae、Yatabe Yasushi、Sasaki Hiroki、Mano Hiroyuki
  • 雑誌名: Nature Cancer 巻: 2 号: 9 ページ: 962-977
  • DOI: 10.1038/s43018-021-00240-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] MicroSEC; Sequence error filtering pipeline for formalin-fixed and paraffin-embedded samples. (2021)
  • 著者名/発表者名: Ikegami M, Kohsaka S, Hirose T, Ueno T, Inoue S, Konomata N, Yamauchi H, Mori T, Sekine S, Inamoto Y, Yatabe Y, Kobayashi H, Tanaka S, Mano H.
  • 雑誌名: Commun Biol 巻: 4 号: 1 ページ: 1396-1396
  • DOI: 10.1038/s42003-021-02930-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparative Study on the Efficacy and Exposure of Molecular Target Agents in Non?small Cell Lung Cancer PDX Models with Driver Genetic Alterations (2021)
  • 著者名/発表者名: Jo Hitomi、Yagishita Shigehiro、Hayashi Yoshiharu、Ryu Shoraku、Suzuki Mikiko、Kohsaka Shinji、Ueno Toshihide、Matsumoto Yuji、Horinouchi Hidehito、Ohe Yuichiro、Watanabe Shun-ichi、Motoi Noriko、Yatabe Yasushi、Mano Hiroyuki、Takahashi Kazuhisa、Hamada Akinobu
  • 雑誌名: Molecular Cancer Therapeutics 巻: 21 号: 2 ページ: 359-370
  • DOI: 10.1158/1535-7163.mct-21-0371
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transcript-targeted analysis reveals isoform alterations and double-hop fusions in breast cancer (2021)
  • 著者名/発表者名: Namba Shinichi、Ueno Toshihide、Kojima Shinya、Kobayashi Kenya、Kawase Katsushige、Tanaka Yosuke、Inoue Satoshi、Kishigami Fumishi、Kawashima Shusuke、Maeda Noriko、Ogawa Tomoko、Hazama Shoichi、Togashi Yosuke、Ando Mizuo、Shiraishi Yuichi、Mano Hiroyuki、Kawazu Masahito
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 4 号: 1 ページ: 1320-1320
  • DOI: 10.1038/s42003-021-02833-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] TIGIT/CD155 axis mediates resistance to immunotherapy in patients with melanoma with the inflamed tumor microenvironment (2021)
  • 著者名/発表者名: Kawashima S, Inozume T, Kawazu M, Ueno T, Nagasaki J, Tanji E, Honobe A, Ohnuma T, Kawamura T, Umeda Y, Nakamura Y, Kawasaki T, Kiniwa Y, Yamasaki O, Fukushima S, Ikehara Y, Mano H, Suzuki Y, Nishikawa H, Matsue H, Togashi Y.
  • 雑誌名: Journal for ImmunoTherapy of Cancer 巻: 9 号: 11 ページ: e003134-e003134
  • DOI: 10.1136/jitc-2021-003134
  • NAID: 120007175403
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Highly sensitive fusion detection using plasma cell-free RNA in non-small-cell lung cancers. (2021)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa N, Kohsaka S, Kurokawa K, Shinno Y, Takeda Nakamura I, Ueno T, Kojima S, Kawazu M, Suehara Y, Ishijima M, Goto Y, Kojima Y, Yonemori K, Hayashi T, Saito T, Shukuya T, Takahashi F, Takahashi K, Mano H.
  • 雑誌名: Cancer Sci 巻: 112 号: 10 ページ: 4393-4403
  • DOI: 10.1111/cas.15084
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comprehensive functional evaluation of variants of fibroblast growth factor receptor genes in cancer. (2021)
  • 著者名/発表者名: Takeda Nakamura I, Kohsaka S, Ikegami M, Ueno T, Li K, Beyett T, Koyama T, Shimizu T, Yamamoto N, Takahashi F, Takahashi K, Eck M, Mano H.
  • 雑誌名: NPJ Precision Oncology 巻: 16 号: 1 ページ: 66-66
  • DOI: 10.1038/s41698-021-00204-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Low Tumor Mutational Burden and <i>PTEN</i> Mutations Are Predictors of a Negative Response to PD-1 Blockade in MSI-H/dMMR Gastrointestinal Tumors (2021)
  • 著者名/発表者名: Chida Keigo, Kawazoe Akihito, Kawazu Masahito et al.
  • 雑誌名: Clinical Cancer Research 巻: 27 号: 13 ページ: 3714-3724
  • DOI: 10.1158/1078-0432.ccr-21-0401
  • NAID: 130008144997
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rapid reprogramming of tumour cells into cancer stem cells on double-network hydrogels (2021)
  • 著者名/発表者名: Suzuka J, Tsuda M, Wang L, Kohsaka S, Kishida K, Semba S, Sugino H, Aburatani S, Frauenlob M, Kurokawa T, Kojima S, Ueno T, Ohmiya Y, Mano H, Yasuda K, Gong JP, Tanaka S
  • 雑誌名: Nat Biomed Eng 巻: － 号: 8 ページ: 914-925
  • DOI: 10.1038/s41551-021-00692-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of an optimal protocol for molecular profiling of tumor cells in pleural effusions at single-cell level (2021)
  • 著者名/発表者名: Takeda Nakamura I, Ikegami M, Hasegawa N, Hayashi T, Ueno T, Kawazu M, Yagishita S, Goto Y, Shinno Y, Kojima Y, Takamochi K, Takahashi F, Takahashi K, Mano H, Kohsaka S
  • 雑誌名: Cancer Sci 巻: － 号: 5 ページ: 2006-2019
  • DOI: 10.1111/cas.14821
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 君にもできるゲノミクス：体細胞変異解析入門１ (2023)
  • 著者名/発表者名: 上野 敏秀
  • 学会等名: 第82回日本癌学会学術総会
  • 招待講演
• [学会発表] 2.君にもできるゲノミクス：体細胞変異解析入門２ (2023)
  • 著者名/発表者名: 上野 敏秀
  • 学会等名: 第82回日本癌学会学術総会
  • 招待講演