パーソナルゲノム情報のための遺伝統計手法の開発

• 研究領域: パーソナルゲノム情報に基づく脳疾患メカニズムの解明
• 研究課題/領域番号: 25129701
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 田宮 元 東北大学, 東北メディカル・メガバンク機構, 教授 (10317745)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 遺伝統計学 / パーソナルゲノム情報 / ゲノム多様性 / 高次元変数選択 / GPGPU

研究実績の概要

本研究の目的は、次世代シークエンサーがもたらす個人の全ゲノム情報（パーソナルゲノム情報）から、真に疾患に寄与するDNAバリアントを取り出すための方法を確立することである。平成26年には主に以下の研究を行った。
１）Fanによって開発された超高次元変数選択法であるSIS（Sure Independence Screening）の枠組みを用いて、手法の開発を行った。SISは、高速な周辺回帰の後に高精度の変数選択を行うという統計的枠組みであり、実際に周辺回帰に用いる統計量や変数選択手法については、利用者が開発する必要がある。２）遺伝子型のコーディング法として、リスクアリルの増加に伴う相加的な効果の上昇を仮定するモデルとともに、アリルのあるなしによるコーディングも行った。前者は、連続変数であり、後者はカテゴリカル変数である。３）上記のそれぞれのコーディング法で各バリアント（あるいはプール）ごとに分割表を作成し、オッズ比やp値、尤度のような統計量を計算する。それらの統計量を用いてランキングを作成し、周辺回帰を行った。４）周辺回帰で上位となった変数に関して、ロジスティック重回帰モデルを立て、Lassoタイプの変数選択を実施した。５）以上のアルゴリズムを、GPGPU技術を用いてソフトウェア実装する。実際には、NVIDIAのCUDAを用いてLinux上でプログラミングを行った。
また、平成26年度には、SKATやT1のような既存手法と次元削減手法を組み合わせることで、高速で柔軟な手法の開発も行っている。また、それらの手法を、エクソーム解析から得られたいくつかのテストデータに適用した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Positive selection with diversity in oculocutaneous albinisms type 2 gene (OCA2) among Japanese. (2015)
  • 著者名/発表者名: Shimanuki M, Abe Y, Tamiya G, Ueki M, Hozumi Y, Suzuki T.
  • 雑誌名: Pigment Cell Melanoma Res 巻: 28 号: 2 ページ: 233-5
  • DOI: 10.1111/pcmr.12337
  • 査読あり
• [雑誌論文] Association of neonatal hyperbilirubinemia in breast-fed infants with UGT1A1 or SLCOs polymorphisms. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sato H, Uchida T, Toyota K, Nakamura T, Tamiya G, Kanno M, Hashimoto T, Watanabe M, Aoki K, Hayasaka K.
  • 雑誌名: J Hum Genet 巻: 60 号: 1 ページ: 35-40
  • DOI: 10.1038/jhg.2014.98
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Whole-exome sequencing confirmation of a novel heterozygous mutation in RUNX1 in a pregnant woman with platelet disorder. (2015)
  • 著者名/発表者名: Obata M, Tsutsumi S, Makino S, Takahashi K, Watanabe N, Yoshida T, Tamiya G, Kurachi H.
  • 雑誌名: Platelets 巻: 26 号: 4 ページ: 364-369
  • DOI: 10.3109/09537104.2014.912750
  • 査読あり
• [雑誌論文] A mutation of COX6A1 causes a recessive axonal or mixed form of Charcot-Marie-Tooth disease. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tamiya G, Makino S, Hayashi M, Abe A, Numakura C, Ueki M, Tanaka A, Ito C, Toshimori K, Ogawa N, Terashima T, Maegawa H, Yanagisawa D, Tooyama I, Tada M, Onodera O, Hayasaka K.
  • 雑誌名: Am J Hum Genet. 巻: 95 号: 3 ページ: 294-300
  • DOI: 10.1016/j.ajhg.2014.07.013
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Likelihood ratio-based integrated personal risk assessment of type 2 diabetes (2014)
  • 著者名/発表者名: Sato N, Htun NC, Daimon M, Tamiya G, Kato T, Kubota I, Ueno Y, Yamashita H, Fukao A, Kayama T, Muramatsu M.
  • 雑誌名: Endocrine Journal 巻: 61 号: 10 ページ: 967-988
  • DOI: 10.1507/endocrj.EJ14-0271
  • NAID: 130004704360
  • ISSN: 0918-8959, 1348-4540
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Divergence of East Asians and Europeans estimated using maleand female-specific genetic markers (2014)
  • 著者名/発表者名: Tateno Y, Komiyama T, Katoh T, Munkhbat B, Oka A, Haida Y, Kobayashi H, Tamiya G, Inoko H
  • 雑誌名: Genome Biol Evol 巻: 6(3) 号: 3 ページ: 466-73
  • DOI: 10.1093/gbe/evu027
  • 査読あり
• [雑誌論文] A pollen coat-inducible autoinhibited Ca^<2+>-ATPase expressed in stigmatic papilla cells is required for compatible pollination in the Brassicaceae (2014)
  • 著者名/発表者名: Iwano, M., Igarashi, M., Tarutani, Y., Kaothien-Nakayama, P., Nakayama, H., Moriyama, H., Yakabe, R., Entani, T., Shimosato-Asano, H., Ueki, M., Tamiya, G., and Takayama, S
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 26 (2) 号: 2 ページ: 636-649
  • DOI: 10.1105/tpc.113.121350
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pleiotropic effect of common variants at ABO glycosyltranferase locus in 9q32 on plasma levels of pancreatic lipase and angiotensin converting enzyme (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamagata University Genomic Cohort Consortium (YUGCC)
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 9 号: 2 ページ: e55903-e55903
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0055903
  • 査読あり
• [雑誌論文] Variants in melanogenesis-related genes associate with skin cancer risk among Japanese populations. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshizawa J, Abe Y, Oiso N, Fukai K, Hozumi Y, Nakamura T, Narita T, Motokawa T, Wakamatsu K, Ito S, Kawada A, Tamiya G, Suzuki T
  • 雑誌名: J Dermatol 巻: 41 号: 4 ページ: 296-302
  • DOI: 10.1111/1346-8138.12432
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gamete attachment requires GEX2 for successful fertilization in Arabidopsis. (2014)
  • 著者名/発表者名: 森稔幸、井川智子、田宮元、宮城島進也、Frederic Berger
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 24 号: 2 ページ: 170-175
  • DOI: 10.1016/j.cub.2013.11.030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Case of a Mongolian child with extensive Mongolian spots in Mucopolysaccharidosis type VI: Identification of a novel mutation in the arylsulfatase B gene. (2013)
  • 著者名/発表者名: Okamura K, Munkhbat B, Bachimeg B, Tamiya G, Hozumi Y, Suzuki T.
  • 雑誌名: J Dermatol 巻: 40 号: 9 ページ: 758-759
  • DOI: 10.1111/1346-8138.12237
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of caregiver strain in Parkinson's disease between Yamagata, Japan, and Maryland, The United States. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tanji H, Koyama S, Wada M, Kawanami T, Kurita K, Tamiya G, Saito N, Suzuki K, Kato T, Anderson KE, Gruber-Baldini AL, Fishman PS, Reich SG, Weiner WJ, Shulman LM.
  • 雑誌名: Parkinsonism Relat Disord 巻: 19 号: 6 ページ: 628-633
  • DOI: 10.1016/j.parkreldis.2013.02.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] The confounding effect of cryptic relatedness for environmental risks of systolic blood pressure on cohort studies. (2013)
  • 著者名/発表者名: Shibata K, Hozawa A, Tamiya G, Ueki M, Nakamura T, et al.
  • 雑誌名: Mol Genet Genomic Med 巻: 1 号: 1 ページ: 45-53
  • DOI: 10.1002/mgg3.4
  • 査読あり
• [雑誌論文] A founder haplotype of APOE-Sendai mutation associated with lipoprotein glomerulopathy. (2013)
  • 著者名/発表者名: Toyota K, Hashimoto T, Ogino D, Matsunaga A, Ito M, Masakane I, Degawa N, Sato H, Shirai S, Umetsu K, Tamiya G, Saito T, Hayasaka K.
  • 雑誌名: J Hum Genet 巻: 58 ページ: 254-258
  • NAID: 10031177219
  • 査読あり
• [学会発表] パーソナルゲノム情報のための遺伝統計手法の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田宮 元
  • 学会等名: 第二回研究班会議
  • 発表場所: 東京都文京区
• [学会発表] ゲノム疫学研究のビッグデータ解析におけるp>>n問題とその対応 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田宮 元
  • 学会等名: 第24回日本疫学会学術総会
  • 発表場所: 仙台市
  • 招待講演
• [図書] ゲノム医学のための遺伝統計学 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田宮 元、植木 優夫、小森 理
  • 総ページ数: 205
  • 出版者: 共立出版
• [備考] ゲノム情報解析ユニット
  • URL: http://www.genetix-h.com/~AMERI/