高次エピゲノムが生み出す生命情報を読み解く統計解析法の開発

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25730173
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 島村 徹平 名古屋大学, 医学(系)研究科(研究院), 特任准教授 (00623943)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: バイオインフォマティクス / ベイズモデル / 次世代シークエンサー / 高次クロマチン構造 / エピゲノム

研究実績の概要

エピゲノムによる遺伝子発現制御機構を解明するためには、ヒストン修飾やDNAメチル化などの化学的制御が関与する一次エピゲノム機構に加えて、クロマチン高次構造変化などの物理的制御が関与する高次エピゲノム機構を解析することが重要である。本研究課題では、統計科学による数理モデリングとスーパーコンピュータによる大規模計算を用いて、クロマチン交互作用を網羅的に解析するChIA-PET、hi-Cなどの高次エピゲノム構造情報を解析し、高次エピゲノムによる遺伝子発現制御機構を解明するためのベイズモデリング手法を開発する。平成２７年度は以下の進展があった。

①　前年度までに開発したクロマチン交互作用過程のベイズモデルとその推定法をシミュレーションデータ、及び公開データベースで登録されたChIA-PETデータに適用し、モデルの有用性の検証を引き続き行った。その結果、TNF-α刺激下において刺激後にクロマチン高次構造が大きく変化する転写ファクトリーを同定した。これらの方法論に関する成果は論文投稿中である。
②　本研究課題で開発した高次クロマチン構造データ解析を行うベイズモデリング手法のためのソフトウェアを開発した。具体的には、ChIA-PET、hi-Cデータの前処理、アライメント、クロマチン交互作用領域の検出、転写ファクトリーの同定を行うための関数をまとめた解析パイプラインを統計言語Rの解析パッケージとして開発した。

研究成果

• [雑誌論文] NECAB3 Promotes Activation of Hypoxia-inducible factor-1 during Normoxia and Enhances Tumourigenicity of Cancer Cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakaoka H.J, Hara T, Yoshino S, Kanamori A, Matsui Y, Shimamura T, Sato H, Murakami Y, Seiki M, Sakamoto T
  • 雑誌名: Scientific Report 巻: 6 ページ: 622784
  • DOI: 10.1038/srep22784
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Integrated Multiregional Analysis Proposing a New Model of Colorectal Cancer Evolution (2016)
  • 著者名/発表者名: Uchi R, Takahashi Y, Niida A, Shimamura T, (36 authors), Mimori K
  • 雑誌名: PLoS Genetics 巻: 12(2) ページ: e1005778
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1005778
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genomic Landscape of Esophageal Squamous Cell Carcinoma in a Japanese Population (2016)
  • 著者名/発表者名: Sawada G, Niida A, Uchi R, Hirata H, Shimamura T, (38 authors), Mimori K
  • 雑誌名: Gastroenterology 巻: 150(5) ページ: 1171-1182
  • DOI: 10.1053/j.gastro.2016.01.035
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An Integrative Analysis to Identify Driver Genes in Esophageal Squamous Cell Carcinoma (2015)
  • 著者名/発表者名: Sawada G, Niida A, Hirata H, Komatsu H, Uchi R, Shimamura T, Takahashi Y, Kurashige J, Matsumura T, Ueo H, Takano Y, Ueda M, Sakimura S, Shinden Y, Eguchi H, Sudo T, Sugimachi K, Yamasaki M, Tanaka F, Tachimori Y, Kajiyama Y, Natsugoe S, Fujita H, Tanaka Y, Calin G, Miyano S, Doki Y, Mori M, Mimori K
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10(10) ページ: e0139808
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0139808
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Integrated molecular analysis of adult T cell leukemia/lymphoma (2015)
  • 著者名/発表者名: Kataoka K, Nagata Y, Kitanaka A, Shiraishi Y, Shimamura T, (53 authors), Ogawa S
  • 雑誌名: Nature Genetics 巻: 47(11) ページ: 1304-1315
  • DOI: 10.1038/ng.3415
  • 査読あり
• [雑誌論文] A likelihood-free filtering method via approximate Bayesian computation in evaluating biological simulation models (2015)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa T, Niida A, Mori T, Shimamura T, Yamaguchi R, Miyano S, Akutsu T, Imoto S
  • 雑誌名: Computational Statistics & Data Analysis 巻: 94 ページ: 63-74
  • DOI: 10.1016/j.csda.2015.08.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elevated β-catenin pathway as a novel target for patients with resistance to EGF receptor targeting drugs (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakata A, Yoshida R, Yamaguchi R, Yamauchi M, Tamada Y, Fujita A, Shimamura T, Imoto S, Higuchi T, Nomura M, Kimura T, Nokihara H, Higashiyama M, Kondoh K, Nishihara H, Tojo A, Yano S, Miyano S, Gotoh N
  • 雑誌名: Scientific Report 巻: 5 ページ: 13076
  • DOI: 10.1038/srep13076
  • 査読あり
• [雑誌論文] Integrated genetic and epigenetic analysis defines novel molecular subgroups in rhabdomyosarcoma (2015)
  • 著者名/発表者名: Seki M, Nishimura R, Yoshida K, Shimamura T, Shiraishi Y, Sato Y, Kato M, Chiba K, Tanaka H, Hoshino N, Nagae G, Shiozawa Y, Okuno Y, Hosoi H, Tanaka Y, Okita H, Miyachi M, Souzaki R, Taguchi T, Koh K, Hanada R, Kato K, Nomura Y, Akiyama M, Oka A, Igarashi T, Miyano S, Aburatani H, Hayashi Y, Ogawa S, Takita J
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 6 ページ: 7557
  • DOI: 10.1038/ncomms8557
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genomic data assimilation using a higher moment filtering technique for restoration of gene regulatory networks (2015)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa T, Mori T, Yamaguchi R, Shimamura T, Miyano S, Imoto S, Akutsu T
  • 雑誌名: BMC Systems Biology 巻: 9 ページ: 14
  • DOI: 10.1186/s12918-015-0154-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mutational landscape and clonal architecture in grade II and III gliomas (2015)
  • 著者名/発表者名: Suzuki H, Aoki K, Chiba K, Sato Y, Shiozawa Y, Shiraishi Y, Shimamura T, (23 authors), Ogawa S
  • 雑誌名: Nature Genetics 巻: 47(5) ページ: 458-468
  • DOI: 10.1038/ng.3273
  • 査読あり
• [学会発表] がんの俯瞰的理解のための統合的統計モデリング (2015)
  • 著者名/発表者名: 島村徹平
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-02
  • 招待講演
• [学会発表] がん悪性化に寄与する発現制御調整因子のイン・シリコ探索 (2015)
  • 著者名/発表者名: 島村徹平
  • 学会等名: がんゲノムの情報と数理
  • 発表場所: 東京大学医科学研究所（東京都港区）
  • 年月日: 2015-09-30
  • 招待講演
• [学会発表] Discovering modulators of gene regulation by local energy statistics (2015)
  • 著者名/発表者名: Teppei Shimamura
  • 学会等名: IFCS2015
  • 発表場所: ボローニャ大学（イタリア、ボローニャ）
  • 年月日: 2015-07-07
  • 国際学会