遺伝統計学とビッグデータの邂逅がもたらす新たながんゲノム創薬

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Conquering cancer through neo-dimensional systems understanding
• Project/Area Number: 15H05911
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 岡田 随象 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (70727411)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鎌谷 洋一郎 京都大学, 医学研究科, 准教授 (00720880) ; 川上 英良 国立研究開発法人理化学研究所, 科学技術ハブ推進本部, ユニットリーダー (30725338) ; 浦山 ケビン 聖路加国際大学, 専門職大学院公衆衛生学研究科(公衆衛生大学院), 教授 (60726850)
• Project Period (FY): 2015-06-29 – 2020-03-31
• Keywords: 遺伝統計学 / 横断的オミクス解析

Outline of Annual Research Achievements

次世代シークエンサーやSNPマイクロアレイに代表されるヒトゲノム解析技術の発展により、がんを含む多彩なヒト疾患の感受性遺伝子や遺伝子発現プロファイル等のエピゲノム情報が大量に得られる時代となった。一方で、大規模ビッグデータを横断的に統合するデータ解析学問の開拓や、大規模疾患ゲノム情報を活用した新規創薬開発には改善の余地が指摘されている。本研究計画は、遺伝情報と形質情報の因果関係を統計学の観点から評価する学問である遺伝統計学を活用し、大規模ヒト疾患ゲノム解析情報を活用することで、どのようにがん疾患病態の解明や新規創薬に迫れるかを目的とする。
本年度の研究においては、大規模疾患ゲノム解析結果から形質間における遺伝的相関関係や組織特異性の検討を行う、横断的オミクス解析（trans-layer omics analysis）を実施した。日本人集団16万人を対象に58の臨床検査値に対するゲノムワイド関連解析を実施し、1400の関連遺伝子変異を同定した。さらに、30疾患におけるゲノムワイド関連解析結果と合わせ、220の細胞組織からえら得れたエピゲノム情報（ChiP-seqによるエンハンサー・プロモーター情報）との統合と行った。その結果、ヒト形質間の遺伝的なつながりや組織特異性を考慮した疾患-組織ネットワークを、事前の生物学的知識なして、ゲノムおよびエピゲノムデータのみから再構成することに成功した。
また、遺伝統計学分野を担う若手人材の育成を目的に、ヒトゲノムデータ解析の講義・実践演習を行う夏期短期セミナー（遺伝統計学・夏の学校＠大阪大学）の第２回目を実施し、好評を得た。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

横断的オミクス解析手法の実装により、複数の悪性腫瘍を含む多彩なヒト疾患において、遺伝的背景と組織特異性のつながりを明らかにすることができたため。

Strategy for Future Research Activity

横断的オミクス解析手法の改良と、更なるがん疾患への拡大適用を進めていく。

Research Products

• [Journal Article] Genetic analysis of quantitative traits in the Japanese population links cell types to complex human diseases (2018)
  • Author(s): Kanai M, Akiyama M, Takahashi A, Matoba N, Momozawa Y, Ikeda M, Iwata N, Ikegawa S, Hirata M, Matsuda K, Kubo M, Okada Y, Kamatani Y
  • Journal Title: Nat Genet Volume: 50 Pages: 390-400
  • DOI: 10.1038/s41588-018-0047-6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Statist ical genetics and its application to neuroimmunology (2018)
  • Author(s): Ogawa K, Okada Y
  • Journal Title: Clin Exp Neurol Volume: 9 Pages: 7-12
  • DOI: 10.1111/cen3.12445
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Variants at HLA-A, HLA-C, and HLA-DQB1 confer risk of psoriasis vulgaris in Japanese (2018)
  • Author(s): Hirata J, Hirota T, Ozeki T, Kanai M, Sudo T, Tanaka T, Hizawa N, Nakagawa H, Sato S, Mushiroda T, Saeki H, Tamari M, Okada Y
  • Journal Title: J Invest Dermatol Volume: 138 Pages: 542-548
  • DOI: 10.1016/j.jid.2017.10.001
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Genome-wide association study identifies 112 new loci for body mass index in the Japanese population. (2017)
  • Author(s): Akiyama M, Okada Y, Kanai M, Takahashi A, Momozawa Y, Ikeda M, Iwata N, Ikegawa S, Hirata M, Matsuda K, Iwasaki M, Yamaji T, Sawada N, Hachiya T, Tanno K, Shimizu A, Hozawa A, Minegishi N, Tsugane S, Yamamoto M, Kubo M, Kamatani Y
  • Journal Title: Nat Genet Volume: 49 Pages: 1458-1467
  • DOI: 10.1038/ng.3951
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] burdens on cell-specific pathways underlie the risk of rheumatoid arthritis (2017)
  • Author(s): Ishigaki K, Kochi Y, Suzuki A, Tsuchida Y, Tsuchiya H, Sumitomo S, Yamaguchi K, Nagafuchi Y, Nakachi S, Kato R, Sakurai K, Shoda H, Ikari K, Taniguchi A, Yamanaka H, Miya F, Tsunoda T, Okada Y, Momozawa Y, Kamatani Y, Yamada R, Kubo M, Fujio K, Yamamoto K.
  • Journal Title: Nat Genet Volume: 49 Pages: 1120-1125
  • DOI: 10.1038/ng.3885
  • Peer Reviewed