疾患に関連するゲノム解析のための統合化された情報処理基盤の構築

2017 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 16K07222
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 中谷 明弘 大阪大学, 医学系研究科, 特任教授(常勤) (60301149)
• 研究分担者: 岡崎 敦子 (今井敦子) 大阪大学, 医学系研究科, 特任助教 (70761691) ; 菊地 正隆 大阪大学, 医学系研究科, 特任助教(常勤) (90722538)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: ゲノム解析 / シーケンサ / マイクロアレイ / ヒト疾患関連変異 / 解析ソフトウェア / データベース

研究実績の概要

次世代シーケンシング（NGS）やマイクロアレイによるゲノム情報の処理基盤の整備を継続して実施した。29年度は実際の臨床データへの応用を中心に進めた。臨床系研究者と共同してヒト疾患を対象として次世代シーケンシングによるDNA変異解析（全エクソン配列解析）や発現量解析（RNA-seq解析）に基づく情報解析を実施した。腎臓疾患（常染色体優性遺伝性尿細管間質性腎疾患, ADTKD）や消化器疾患（非アルコール性脂肪肝, NAFLD）および循環器疾患（バース症候群）などに関して得られた知見を学術論文として出版した。また、全エクソン配列解析やその結果の可視化のための手法に関する知見、および、消化器疾患（B型肝炎）に関するコピー数変異（CNV）解析やミトコンドリア病に関して得られた知見の学会発表を行った。循環器疾患をはじめ、眼科疾患や小児科疾患および精神疾患の他、ミトコンドリア病や歯学系疾患に関する臨床データの解析を引き続き進めている。疾患に関連した染色体領域の抽出と順位付けを行う解析ソフトウェア（HDR2）の改良を行い、ミトコンドリア病の解析に応用した結果を学術論文として出版した。また、表現型と遺伝型の関係をベイズ理論を用いてモデル化（数式で表現）する手法に関する理論的な背景を書籍の一部（章）として出版した。開発した手法を軸としてゲノム情報に関するさまざまな研究開発事業と連携を進めることにより本研究で得られた成果の広範な活用を図っている。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

解析ソフトウェアやデータベースの開発は順調に進捗している。コントロール用の1000ゲノムプロジェクト由来のゲノムデータの整備も順調に進捗している。臨床データへの適用数も順調に増加してその結果の一部は学術論文として出版されるに至っている。臨床現場への貢献を目指した当初の目標は達成されつつある状態に至っている。

今後の研究の推進方策

引き続き臨床データへの応用を中心に進める。疾患に関連したDNA変異の絞り込みを中心として進めているが、関連する因子（遺伝子や配列変異）が構成する相互関係や全体像の把握のためのゲノム情報の可視化や図式化を考慮しながら解析手法の開発を進める。

次年度使用額が生じた理由

計画段階にはワークステーションでの構築を予定していたファイルサーバをノートPCと低価格化/大容量化した外付けハードディスクで構築することによりコスト削減を図った。削減したコストの一部は計算用のGPUボードの購入費用に充当した。

研究成果

• [国際共同研究] Rockefeller University/Laboratory of Statistical Genetics(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Rockefeller University/Laboratory of Statistical Genetics
• [雑誌論文] Barth syndrome: Different approaches to diagnosis (2018)
  • 著者名/発表者名: Imai-Okazaki A, Kishita Y, Kohda M, Yatsuka Y, Hirata T, Mizuno Y, Harashima H, Hirono K, Ichida F, Noguchi A, Yoshida M, Tokorodani C, Nishiuchi R, Takeda A, Nakaya A, Sakata Y, Murayama K, Ohtake A, & Okazaki Y
  • 雑誌名: Journal of Pediatrics 巻: 193 ページ: 256-260
  • DOI: 10.1016/j.jpeds.2017.09.075
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] HDR-del: A tool based on Hamming distance for prioritizing pathogenic chromosomal deletions in exome sequencing (2017)
  • 著者名/発表者名: Imai-Okazaki A, Kohda M, Kobayashi K, Hirata T, Sakata Y, Murayama K, Ohtake A, Okazaki Y, Nakaya A, & Ott J
  • 雑誌名: Human Mutation 巻: 38 ページ: 1796-1800
  • DOI: 10.1002/humu.23298
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Analysis of an ADTKD family with a novel frameshift mutation in MUC1 reveals characteristic features of mutant MUC1 protein (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto S, Kaimori J, Yoshimura T, Namba T, Imai A, Kobayashi K, Imamura R, Ichimaru N, Kato K, Nakaya A, Takahara S, & Isaka Y
  • 雑誌名: Nephrology Dialysis Transplantation 巻: 32 ページ: 2010-2007
  • DOI: 10.1093/ndt/gfx083
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of core gene networks and hub genes associated with progression of non-alcoholic fatty liver disease by RNA sequencing (2017)
  • 著者名/発表者名: Hotta K*, Kikuchi M*, Kitamoto T, Kitamoto A, Ogawa Y, Honda Y, Kessoku T, Kobayashi K, Yoneda M, Imajo K, Tomeno W, Nakaya A, Suzuki Y, Saito S, & Nakajima A
  • 雑誌名: Hepatology Research 巻: 47 ページ: 1445-1448
  • DOI: 10.1111/hepr.12877
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] エクソーム解析基盤を用いた日本人変異解析における解析手法の検証と可視化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小林香織, 今井敦子, 山崎悟, 菊地正隆, 足尾勉, 上條憲一, 松村泰志, 中谷明弘
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 日本人集団におけるB型肝炎の全ゲノムコピー数多型解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 菊地正隆, 小林香織, 澤井裕美, 西田奈央, 杉山真也, 溝上雅史, 徳永勝士, 中谷明弘
  • 学会等名: 日本人類遺伝学会第62回大会
• [学会発表] Genetic analysis of mitochondrial disorder (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohda M, Kishita Y, Mizuno Y, Imai A, Nakaya A, Hirata T, Yatsuka Y, Borna NN, Harashima H, Murayama K, Ohtake A, & Okazaki Y
  • 学会等名: 第5回生命医薬情報学連合大会
• [学会発表] ミトコンドリア病を疑う集団におけるゲノム解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 神田将和, 木下善人, 水野洋介, 今井敦子, 中谷明弘, 平田智子, 八塚由紀子, Nurun N. Borna, 原嶋宏子, 村山圭, 大竹明, 岡崎康司
  • 学会等名: NGS現場の会第五回研究会
• [図書] Derivation of linear models for quantitative traits by Bayesian estimation with Gibbs sampling (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakaya A & Isobe S
  • 総ページ数: 258頁中の31頁
  • 出版者: Springer
  • ISBN: 978-3-319-63168-4
• [備考] HDR (Hamming Distance Ratio)
  • URL: http://www.gi.med.osaka-u.ac.jp/software/hdr
• [備考] HDR (Hamming Distance Ratio) 2
  • URL: http://www.gi.med.osaka-u.ac.jp/software/hdr2