コホート・バイオバンクのデータによる未来型医療への取組
2021年9⽉14⽇

東北⼤学 ⾼等研究機構 未来型医療創成センター
東北メディカル・メガバンク機構
医療情報ICT部⾨ ゲノム医療情報学分野
荻島 創⼀

個別化医療・個別化予防
個別化医療

病気発症

⼀⼈ひとりにあった医療

DNAをチェック

正確な診断・治療法を選択

希少疾患診断がんゲノム医療肺がん︓EGFR遺伝⼦変異の有の場合はイレッサ®が特効薬になる
⾵邪薬︓⼀般的なPL顆粒でも、CYP2D6遺伝⼦が特定のタイプの⼈は、2⽇間にわたる猛烈な眠気に襲われる

個別化予防

⼀⼈ひとりにあった予防

多因⼦疾患
リスク予測
健常な⼈々

DNAや健康情報チ
ェック

結果を回付

適切な健康管理で予防

BRCA1遺伝⼦に変異があると、変異の状態に応じて、乳がんや卵巣がんの発症確率が５－8割と判明

1

多因⼦疾患の個別化予防

複数の遺伝要因と環境要因が複合的に影響して⽣じる疾病の病因解明や予防法・治療法の確⽴

2

Tohoku Medical Megabank Organization
Established on February 1, 2012

ToMMo = Friends
TMM = ToMMo + IMM
IMM = Iwate Medical Megabank● 東⽇本⼤震災で⼤きなダメージを受けた東北地⽅の創造的復興の実現に向けて、東北メディカル・メガバンク機構（TMM）を設⽴した● 私たちは最先端の未来型医療を地震と津波で被災した⽅々に迅速にお届けしたいと願っている● 未来型医療の代表例は個別化予防と個別化医療である
https://www.megabank.tohoku.ac.jp/
3

⼤規模前向きゲノムコホート調査と複合バイオバンクで挑む
個別化ヘルスケア（個別化医療と予防）
ゲノムコホート調査は個⼈に合わせた予防医療確⽴の鍵である
⼤規模前向きゲノムコホート調査の強み●●●●

病気になる前のデータがわかる
本格的な発症前の微⼩な兆候を探すことも可能になる
病気にならなかった⼈のデータもわかる
症状の進⾏を追うことができる

未来型医療のエビデンスとなる
ビッグデータを収集*ヘルステック（健康・医療×IT）にも活⽤可*患者コホートでは、病院に来る前の正確な情報はわからない

⼤規模前向きゲノムコホート調査
健常な⼈々

複合バイオバンク
数⼗年の追跡

多様なデータ等を収集

年を追うごとに様々な発症

3年後に病気15年後に病気⼈体に由来する試料と情報を体系的に収集・保管・分配するシステム

25年後に病気

利⽤希望者に提供

4バイオバンクからの⽣体試料・情報の提供
提供された⽣体試料や情報を厳重な個⼈情報保護のルール（匿名化）のもとで管理し、⻑期間保存し、解析研究を⾏う期間に配る（分譲する）仕組み

⾎液と尿⾎液､⾎漿､⾎清､尿､⾎液細胞→ 代謝物量(メタボローム)
タンパク質量(プロテオーム)
⾎液細胞由来のDNA

ゲノムDNA → ゲノム配列等

調査票（既往歴情報)
検体検査値
調査票
+ MRI & 10種類以上の⽣理学的検査
認知機能・⼼理検査5地域住⺠コホート・三世代コホート
TMM計画では２種類のコホートを活⽤することにより⼤きな成果を⽬指す
地域住⺠コホート

三世代コホート

沿岸部を中⼼に８万⼈以上の成⼈

産院等で妊婦さんを中⼼に、⼦世代、親世代祖⽗⺟世代の三世代、７万⼈規模

宮城登録者
岩⼿登録者

52,232 名
31,861 名

総計84,093 名
2016年3⽉末で新規リクルート完了
⽬標達成登録者 73,529 名* （2019年8⽉31⽇現在）
4,283⼈

1,658⼈

22,493⼈
23,143⼈

1,324⼈

793⼈

8,823⼈
9,459⼈*曽祖⽗⺟78⼈と拡⼤家族1,475⼈を含む

総計15万⼈以上のリクルート達成
15万⼈超の参加者に順次、再来所依頼を開始
6

コホートのリクルートの様⼦
地域住⺠コホート調査は、●●⾃治体の特定健康診査会場等で協⼒のお声がけを⾏い、採⾎・アンケート調査等を実施
地域⽀援センター、サテライトでも採⾎・アンケート調査・詳細調査を実施

三世代コホート調査は、●産院にGMRCが常駐し、地域⽀援センターで詳細調査を実施

7

地域⽀援センター● 地域住⺠コホートの精密な健康調査の拠点● 三世代コホートGMRCの産科医院調査の拠点

地域⽀援気仙沼センター
センター⻑
菅原 準⼀

地域⽀援仙台センター
センター⻑
宇留野 晃

地域⽀援⼤崎センターセンター⻑
鈴⽊ 吉也

地域⽀援岩沼センター

地域⽀援⽯巻センター

センター⻑
濵中 洋平センター⻑
菅原 準⼀

地域⽀援⽩⽯センター

地域⽀援多賀城センター

センター⻑
濵中 洋平センター⻑
児⽟ 栄⼀

8

コホート調査の対象疾患● 説明同意⽂書では５⼤疾病として悪性新⽣物、⼼臓病、脳⾎管疾患、糖尿病、認知症・精神疾患を例として挙げ、体質（遺伝⼦）と⽣活習慣の組み合せがどのように病気と関連しているかを明らかにする研究である旨を記載● 特に、被災地住⺠の間で既に患者数の増加や病状の悪化が確認されている下記の疾患を優先的な解析対象疾患とする

成⼈

がん、⼼⾎管障害、糖尿病、精神神経疾患（PTSD、うつ病）、認知症、呼吸器疾患（COPD）、妊娠⾼⾎圧症

⼩児

アレルギー疾患（アトピー性⽪膚炎、喘息）、⾃閉症スペク
トラム、低出⽣体重児
9

地域⽀援センター● 10数種の詳細検査● 詳細検査を受けられて希望される⽅にはMRI調査のご案内● 県内７カ所に設置

10

TMM計画コホート調査の調査項⽬
採⾎︓調査票による⽣活習慣等の把握

検査項⽬● 標準的な調査項⽬（運動、飲酒、喫煙、⾷事、診療情報、⼈間関係、⼥性の健康に関する項⽬、住所⽒名等）● 震災関連項⽬（抑うつ、被災状況、ストレス）● ゲノム関連項⽬（体質、出⽣地等）

協⼒者全員より34㎖の採⾎

末梢⾎⼀般
⾎液像
⾎糖
HbA1c
GOT
GPTγGTP

採⾎検査

総コレステロール
HDLコレステロール
中性脂肪
尿素窒素
Cr（eGFRとして回付）
尿酸
⾎清ペプシノゲン
ヘリコバクターピロリ
グリコアルブミン
特異的IgE（5項⽬）
総IgE
シスタチンC

他に、尿・⻭垢、唾液、⺟乳なども採取

参加者の健康づくりに役⽴つことが明らかになっている項⽬について、検査結果を回付中

地域⽀援センタ―における詳細検査
特に、⾝体年齢を調べる検査を実施（希望者のみ）

眼科的検査（眼底・眼軸⻑・眼圧・網膜断層写真）、MRI検査、聴⼒検査、呼吸機能検査、家庭⾎圧、⼝腔内診察、頸動脈エコー検査
体組成計、踵⾻⾻密度、脚伸展⼒検査、タブレットアンケート調査 など

追跡調査*

３）公的データ・発症登録４）対⾯型調査（詳細⼆次/三次調査）● 地域⽀援センターに来所いただき、⽣理機能検査、バイオバンク⽤の試料取得（採⾎）等を⾏う● 企業等の協⼒を得てアドオン（追加）コホート調査を実施する*以上の追跡調査については参加者からの同意を得ており、2017年度より本格的に実施している

11

コホート調査の結果から地域住⺠コホート● ⾝体活動量、喫煙、飲酒、及び震災時の⾃宅被害の程度は、メタボリック症候群と有意に関連している● 内陸部に対して沿岸部では、⼼理的苦痛、抑うつ症状、不眠、およびPTSR（⼼的外傷後ストレス反応）のオッズ⽐が⾼い● 沿岸部では、東⽇本⼤震災と⾼⾎圧等の治療中断が関連している● 塩分摂取量、ピロリ菌の感染、潜在性⼼不全の疑いの割合は震災で著変なし

三世代コホート

結果を市町村へ伝達

地域⼦ども⻑期健康調査（三世代コホートの⼀環）を通じて● 津波を経験した⼦供ではアトピー性⽪膚炎の割合が⾼い という傾向が判明

必要な対策へ12

コホート参加者の追跡調査
コホート調査の参加者には、以下の追跡調査を実施している● 調査票による追跡（郵送・Web）••

コホート参加者全員に対して定期的に新規罹患状況等を確認
必要に応じて住⺠基本台帳閲覧等を⾏い90％以上の追跡率を⽬指す● 医療情報活⽤••地域住⺠コホートの国⺠健康保険加⼊者（約56,000⼈）の特定健康診査情報や医療費情報を取得、分析
地域の基幹病院やみやぎ医療福祉情報ネットワーク（MMWIN）等と連携して、参加者の医療情報を電⼦的に収集し精度の⾼い疾患登録を⾏う● 公的データ・発症登録••関係機関と調整を⾏い、乳幼児健診データ、地域がん登録データ、⼈⼝動態統計データ等を活⽤する
医療機関の協⼒を得て、発症登録票への記載やカルテ転記を⾏う● 対⾯型調査（詳細調査）•

地域⽀援センター／サテライトに来所いただき、⽣理機能検査、バイオバンク⽤の試料取得（採⾎）等を⾏う。（参加者の7割程度の来所を⽬標としている）
企業等の協⼒を得て、アドオン（追加）コホート調査を実施する•

対⾯型調査参加者にお願いし、携帯端末等を利⽤した詳細なライフログデータの収集も開始へ。

•13

ライフコースデータの情報収集
ライフコースデータのリンケージにより詳細な縦断的解析が可能に
循環器疾患発症調査█ 地域住⺠コホート█ 三世代コホート
地域がん登録
難病登録
レセプト
地域・職域健康診断

壮年期

⾼齢期

成⼈期

死亡⼩票

終末期

介護保険

⼈⼝動態統計⻘年期住⺠基本台帳
妊婦健診
診療情報

（MMWIN※加⼊者）

学校健診
⼩児慢性特定疾病登録

⺟⼦健康⼿帳
乳幼児健診
⼩児疾患発症調査

詳細調査
調査票調査
※MMWIN︓みやぎ医療福祉情報ネットワーク
AMED作成図を改訂
イラスト制作 橋本さと⼦

14

⾃治体・地域とのコミュニケーション
⾃治体を訪問、協⼒協定・覚書などを締結

シンポジウムの開催、各地でのイベント出展

各種印刷物を頒布し進捗を定期的報告

地元メディアに多数掲載・出演、科学館に展⽰など

宮城県（県＋全35市町村）、岩⼿県（県＋調査実施20市町村）

両機構がそれぞれニュースレターを発⾏

15

ToMMoは複合バイオバンク
試料・情報分譲を実施中

複合バイオバンク
（Integrated Biobank）＝ 解析センターを併設したバイオバンク
⽣体試料の分譲による枯渇を防ぐ
・⽣体試料 : 約400万本

DNA、⾎清、⾎漿、⾎液細胞、尿など・情報

多様な疾患情報、⾎液・尿検査情報、⽣理学検査情報、脳MRI検査情報、ゲノム配列情報、⾎中代謝物情報、診療・介護情報など

⾎液と尿

●
●
●

膨⼤なデータを多くの研究機関（含⺠間）が活⽤
分譲審査は外部委員による委員会で実施
⼿数料程度の実費

産業界が利⽤しやすい知的財産の制度設計

これまでに50件の分譲を承認
共同研究も217件以上実施中
JAXAや京都⼤学iPS研究所などとも共同研究

ゲノムDNARNA

我が国の共⽤資産として今後AIはじめ叡智を結集して利活⽤可能
16

遠隔セキュリティエリア設置とその進捗● dbTMM の膨⼤なデータと計算資源に⾼度なセキュリティを保って遠隔地からアクセス● 幅広いデータシェアリングに貢献
AMEDスーパーコンピュータ（ToMMo委託管理）

運⽤中︓28拠点
準備中︓9拠点2020年7⽉⽇本橋三井タワーに拠点オープン 共⽤エリア設置

岩⼿医科⼤学
東北医科薬科⼤学
東北⼤学

ＡＭＥＤ
ゲノム医療研究⽀援機能● ⾼度セキュリティエリアからスパコンへのVPN回線によるリモートアクセスの運⽤● ゲノム解析データはじめ多様なデータを安全に共有

滋賀医⼤
⼤阪⼤学
九州⼤学
⻑崎⼤学
名⼤医学部
中京地区1

理研AIP
順天堂⼤学
⽇本橋分室
東京医科⻭科⼤学
DBCLS
東⼤医学部
国⽴がん研究センター
成育医療センター
国⽴精神・神経センターほか

沖縄

17

統合データベース dbTMM の開発
統合・知識データベースにはゲノムコホート由来のデータが格納・蓄積されている● 定められた登録・審査の⼿続きを経て全国の研究者が利⽤できる● “⼤規模データ向け⾼速検索”や“検索後層別化集団の統計学的⾃動特徴付け”等の新たな機能が搭載されている

複合バイオバンクコホート解析センター

Biobank

ゲノム・オミックス解析

コホート参加者
基本属性情報調査票情報

ゲノム医療実現推進のためのバイオバンク利活⽤促進に向けたバイオバンク・ネットワーク構築と運⽤⽀援に関する研究開発事業

検体情報
検査情報

ゲノム・オミックス情報

診療情報

質や種類の⼤きく異なる膨⼤なデータの統合

東北メディカル・メガバンク 統合データベースdbTMM
分譲⼿続き

ゲノム医療研究者

健康調査と解析情報を統合解析することで、正確な層別化情報の提供が可能になる。
ゲノム医療実現推進のプラットフォームとしての利⽤が期待される

18

統合・知識データベースと情報分譲
ゲノム医療実現の基盤として⼤規模ゲノムコホートの健康調査情報及び解析情報のすべてを統合するデータベースを開発

・体質
・体調

・⽣活習慣、環境曝露
・健康状態・罹患歴・個⼈属性

東北メディカル・メガバンク計画 15万⼈
健康調査情報 ・基本属性情報 ・検体検査情報 ・調査票情報
・⽣理学検査情報 ・診療情報

検索例解析情報・ ゲノム・オミックス情報

体質 （ゲノム配列情報）
8番染⾊体41519462 （ rs515071 ） = TT
かつ体調（検体検査情報） : HbA1c > 6.2
かつ⽣活習慣 （調査票（⽣活）情報） : 飲酒の有無= 有り
かつ罹患歴（調査票（⽣活）情報） : 2型糖尿病= 罹患歴有り

15万⼈
体質、体調、⽣活習慣、罹患歴を統合した精確な層別化

3,000⼈19

TMM計画とToMMoのゲノム解析
先端的な解析を実施して価値の⾼いデータベースを作成・公開
全ゲノム解析の実施● 全ゲノム解析を実施し、⽇本⼈全ゲノムリファレンスパネルを構築- ８,300⼈分のリファレンスパネル （8.3KJPN）公開（2020年）● ⻑鎖シークエンスなど様々な技術やITを駆使し、⽇本⼈のゲノム解

析のひな型となる⽇本⼈基準ゲノム（JG1）を構築（2019年）、更に更新版JG2を公開（2020年）

簡易ゲノム解析ツールの開発と⼤規模解析の実施• 世界に先駆けて千⼈規模の全ゲノム解析を実施（現在、世界は数⼗万⼈規模に）• 複数名で構成される⺠族集団別の基準ゲノムは世界初● ⽇本⼈に最適化した簡易ゲノム解析ツール「ジャポニカアレイ® 」• ⺠族別アレイの開発は今や世界の主流
昨秋、Nature Medicine誌が、アレイを⽤いたゲノム検査の医療への活⽤を提⾔● 令和２年度に15万⼈全員のアレイ解析を完了• ゲノム以外のデータの重層化にも先駆的に対応を開発しバージョンアップを継続（2017年v2上市）、2019年刷
新版ジャポニカアレイ® NEOを発表

オミックス解析の実施● ⾎漿中の代謝物等を解析して⽇本⼈多層オミックス参照パネル jMorp を作成- 2.5万⼈分の代謝物の平均や分布情報（jMorp2020）公開（2020年）● 多層オミックス解析の実施とリファレンスデータベース（iMETHYL）の公開- 1,100⼈規模のゲノム多型、DNAメチル化情報と遺伝⼦発現情報の平均や分布情報を公開

••
••••

2013年11⽉
2014年12⽉
2015年12⽉
2017年10⽉
2017年10⽉
2018年6⽉••

2019年2⽉
2019年9⽉••

2019年9⽉
2020年8⽉

1,000⼈の全ゲノム解読完了
ジャポニカアレイ ® を⽤いたゲノム解析サービスを開始
1,000⼈分の全ゲノム情報に基づき、アレル頻度情報を公開
ジャポニカアレイ ® v2を⽤いたゲノム解析サービスを開始
5,000⼈分のオミックス解析データを公開
3,552⼈分をもとにした全ゲノムリファレンスパネル
3.5KJPNv2を公開「⽇本⼈基準ゲノム配列」初版JG1を公開
4,773⼈分をもとにした全ゲノムリファレンスパネル
4.7KJPNおよび1.5万⼈分のオミックス解析データを公開
ジャポニカアレイ ® NEOを⽤いたゲノム解析サービスを開始
8,380⼈分の全ゲノムリファレンスパネル8.3KJPN、⽇本⼈基準ゲノム第2版JG2、2.5万⼈分に拡⼤したオミックス解析データを公開

20

地元からのご⽀援とToMMoの地元への貢献
2012年9⽉18⽇宮城県と東北⼤学協⼒協定を締結
その後、県内全35市町村と協定締結

県内各地で健康に関するイベント開催、出展

宮城県各地 7カ所に地域⽀援センター開設
健康調査の拠点、各地でスタッフを現地雇⽤参加者の声から● お世話になりました。健康を⾒直す機会となりました。異常値⼜は改善すべき⽣活は遠慮なくお知らせ下さい。今後とも宜しくお願いします。
● スタッフの皆様⽅が親切で、説明もわかりやすく、楽しく健診を受ける事が出来ました。
これからも地域医療の為に頑張って下さい。

21

未来型医療創成センター（INGEM）
指定国⽴⼤学の柱の⼀つとして設⽴
短期⽬標:

⽇本⼈のがん患者のために個別化医療を数年の内に東北⼤学病院で実現する。そのために、ToMMoと連携し、⽇本⼈の基準ゲノムを作成する。
また、クリニカルシークエンス解析による変異情報の蓄積、及び各種疾患データや脳MRI等の画像データを組み込んだ臨床データベース構築を⾏う。

中⻑期⽬標: ⽇本⼈でのエビデンスに基づいた個別化医療・個別化予防を実現。

東北⼤学病院

クリニカルバイオバンク

がんゲノム解析の実施
l シークエンス・情報解析の体制の構築
l 解析実施数正常部エクソーム解析 205検体
腫瘍部エクソーム解析 225検体
正常部RNA-Seq 12検体
腫瘍部RNA-Seq 26検体

クリニカルバイオバンク
l 19診療科の⾎液試料と11診療科の組織サンプルを収集
l 8,600を超える液性サンプル、3,300を超える組織サンプルを収集済み。
l 新たに末梢⾎・⾻髄液由来単核球、⼝腔内検体の収集も開始

クリニカルフェノーム

情報解析

EXOME シークエンス

メタボローム解析

l ⾎漿中代謝物の網羅的定量系の構築
l 28がん種834検体の測定が終了
l がん以外の症例344検体の測定が終了
2021年5⽉末時点 22

バイオバンクによるゲノム医療研究開発の促進
バイオバンクは⽣物試料のバイオリソースを収集・保管するレポジトリー

提供者

バイオバンクアカデミア・産業界疾患バイオバンク住⺠バイオバンク

包括同意

契約

提供

提供

トラスト

責任

患者･市⺠

保管･提供

研究開発

研究参画

品質管理

ゲノム医療→ 知的財産

政策提供者からのトラストにより付託された試料･情報を品質管理してゲノム医療研究へ提供

コホート・バイオバンクのデータによる未来型医療への取組

✅

スマホ
センサー
画像認識

ゲノム情報
複数の遺伝要因と環境要因が複合的に影響して⽣じる疾病の病因解明や予防法・治療法の確⽴✅
診療情報

プライバシーの保護とデータの利活⽤
24東北メディカル・
メガバンク機構で活躍する⼈々
東北⼤学 学内 協⼒研究組織
医学系研究科
⼤学病院
⻭学研究科
薬学研究科
情報科学研究科
加齢医学研究所
災害科学国際研究所
未来型医療創成センター

機構⻑
⼭本 雅之
副機構⻑
呉 繁夫
⽊下 賢吾
布施 昇男
機構⻑特別補佐
⼋重樫 伸⽣（研究科⻑）
斎藤 嘉信
⼩林 忠雄

総務・企画事業部
多賀⾕ 朋宏（事業部⻑）⻑神 ⾵⼆（副事業部⻑）
斎藤 嘉信
村上 有美
橋詰 拓明
櫻井 美佳
横⽥ 博
境⽥ 正樹
岸 郁⼦

コホート事業部
栗⼭ 進⼀ （事業部⻑）寳澤 篤（副事業部⻑）布施 昇男 （副事業部⻑）
⻨倉 俊司
富⽥ 博秋
⽯井 正
中⾕ 直樹
濱中 洋平菅原 準⼀
鈴⽊ 吉也
宇留野 晃
⼩原 拓
⼩林 朋⼦

複合バイオバンク事業部
泉 陽⼦（事業部⻑）
⼤根⽥ 絹⼦（副事業部⻑）⼩柴 ⽣造 （副事業部⻑）荻島 創⼀ （副事業部⻑）中村 智洋
⽥宮 元勝岡 史城
元池 育⼦
櫻井 美佳

熊⽥ 和貴
⽊下 賢吾
清⽔ 律⼦
⽥⼝ 恵⼦

7つの部⾨と事務部、事業推進の中⼼となる16の室およびセンター
合計約370名程度のスタッフ（GMRC / TCFを含む）
GMRC: genome medical research coordinator

TCF: ToMMo clinical fellow

25