横断的オミクス解析と全ゲノムシークエンスを駆使した疾患病態と組織特異性の解明

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H01021
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 岡田 随象 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (70727411)
• 研究分担者: 細道 一善 金沢大学, 医学系, 准教授 (50420948) ; 白石 友一 国立研究開発法人国立がん研究センター, 研究所, 分野長 (70516880)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 全ゲノムシークエンス / 遺伝統計学 / 横断的オミクス解析 / バイオインフォマティクス / 細胞組織特異性

研究実績の概要

最終年度においても引き続き、主研究施設である大阪大学大学院医学系研究科において全ゲノムシークエンス（whole-genome sequencing; WGS）のデータ解析パイプラインの構築と実装を進めた。GATK Best Practiceの使用を中心にヒトゲノム解析用計算機サーバー内に構築したパイプラインにより、次世代シークエンサーによる出力リード（FASTQ形式）からマッピングファイル（BAM形式）を経て個別サンプルのジェノタイプ情報(gvcfおよびvcf形式)の作成を、高速に並列処理可能とした。多彩なヒト疾患（例：生活習慣病、免疫アレルギー疾患、感染症、健常人、等）の全ゲノムシークエンスの実施とデータ解析パイプラインの適用を行った。
シングルセルシークエンス情報を中心に、ヒトの細胞組織特異的な遺伝子発現情報を収集しデータベースを構築した。得られたシングルセル情報の細胞組織特異的なannotationや遺伝子発現情報の定量化に加え、軌道推定（trajectory, pseudotime）、cell-cell interaction等の解析を実施し、疾患に特異的な遺伝子挙動メカニズムの解明を行った。細胞組織特異的に遺伝子変異が遺伝子発現量の個人差に影響を与えるexpression quantitative trait locus効果（eQTL効果）についても引き続き検討を行った。
ゲノムワイド関連解析（genome-wide association study; GWAS）に象徴される大規模疾患ゲノム解析を多彩なヒト疾患に対して実施した。特定の疾患のゲノムワイド関連解析を対象に、構築した多彩なヒト疾患のシングルセルシークエンス情報を統合する横断的オミクス解析を実施したところ、ゲノム解析と同じ疾患群由来のシングルセルシークエンス情報を採用した場合に、細胞組織特異的な疾患発症リスクの集積が強くなることが観測された。これは、疾患特異的なシングルセルシークエンス情報の構築の必要性を示唆する結果と考えられた。

現在までの達成度 (段落)

令和3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

令和3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] OMARU: a robust and multifaceted pipeline for metagenome-wide association study (2022)
  • 著者名/発表者名: Kishikawa Toshihiro、Tomofuji Yoshihiko、Inohara Hidenori、Okada Yukinori
  • 雑誌名: NAR Genomics and Bioinformatics 巻: 4 ページ: lqac019
  • DOI: 10.1093/nargab/lqac019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Decoding the diversity of killer immunoglobulin-like receptors by deep sequencing and a high-resolution imputation method (2022)
  • 著者名/発表者名: Sakaue Saori、Hosomichi Kazuyoshi、Hirata Jun、Nakaoka Hirofumi、Yamazaki Keiko、...、Yamamoto Kazuhiko、Inoue Ituro、Okada Yukinori
  • 雑誌名: Cell Genomics 巻: 2 ページ: 100101～100101
  • DOI: 10.1016/j.xgen.2022.100101
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Genetic architecture of microRNA expression and its link to complex diseases in the Japanese population (2021)
  • 著者名/発表者名: Sonehara Kyuto、Sakaue Saori、Maeda Yuichi、Hirata Jun、Kishikawa Toshihiro、Yamamoto Kenichi、Matsuoka Hidetoshi、Yoshimura Maiko、Nii Takuro、Ohshima Shiro、Kumanogoh Atsushi、Okada Yukinori
  • 雑誌名: Human Molecular Genetics 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1093/hmg/ddab361
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Whole gut virome analysis of 476 Japanese revealed a link between phage and autoimmune disease (2021)
  • 著者名/発表者名: Tomofuji Yoshihiko、Kishikawa Toshihiro、Maeda Yuichi、Ogawa Kotaro、...、Takeda Kiyoshi、Kumanogoh Atsushi、Okada Yukinori
  • 雑誌名: Annals of the Rheumatic Diseases 巻: 81 ページ: 278～288
  • DOI: 10.1136/annrheumdis-2021-221267
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Responsible use of polygenic risk scores in the clinic: potential benefits, risks and gaps (2021)
  • 著者名/発表者名: Adeyemo A, Balaconis MK, Darnes DR, Fatumo S, Moreno PG, Hodonsky CJ, Inouye M, Kanai M, Kato K, Knoppers BM, Lewis ACF, Martin AR, McCarthy MI, MeyerMN, Okada Y, Richards JB, Richter L, Ripatti S, Rotimi CN, Sanderson SC, Sturm AC, Verdugo RA, Widen E, Willer CJ, Wojcik GL, Zhou A
  • 雑誌名: Nature Medicine 巻: 27 ページ: 1876～1884
  • DOI: 10.1038/s41591-021-01549-6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A cross-population atlas of genetic associations for 220 human phenotypes (2021)
  • 著者名/発表者名: Sakaue Saori、Kanai Masahiro、Tanigawa Yosuke、Karjalainen Juha、Kurki Mitja、Koshiba Seizo、Narita Akira、...、Rivas Manuel A.、Daly Mark J.、Matsuda Koichi、Okada Yukinori
  • 雑誌名: Nature Genetics 巻: 53 ページ: 1415～1424
  • DOI: 10.1038/s41588-021-00931-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Metagenome-wide association study revealed disease-specific landscape of the gut microbiome of systemic lupus erythematosus in Japanese (2021)
  • 著者名/発表者名: Tomofuji Yoshihiko、Maeda Yuichi、Oguro-Igashira Eri、Kishikawa Toshihiro、Yamamoto Kenichi、Sonehara Kyuto、Motooka Daisuke、Matsumoto Yuki、Matsuoka Hidetoshi、Yoshimura Maiko、Yagita Mayu、Nii Takuro、Ohshima Shiro、Nakamura Shota、Inohara Hidenori、Takeda Kiyoshi、Kumanogoh Atsushi、Okada Yukinori
  • 雑誌名: Annals of the Rheumatic Diseases 巻: 80 ページ: 1575～1583
  • DOI: 10.1136/annrheumdis-2021-220687
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Trans‐Ethnic Fine‐Mapping of the Major Histocompatibility Complex Region Linked to Parkinson's Disease (2021)
  • 著者名/発表者名: Naito Tatsuhiko、Satake Wataru、Ogawa Kotaro、Suzuki Ken、Hirata Jun、Foo Jia Nee、Tan Eng‐King、Toda Tatsushi、Okada Yukinori
  • 雑誌名: Movement Disorders 巻: 36 ページ: 1805～1814
  • DOI: 10.1002/mds.28583
  • 査読あり