21

ゲノム編集メタデータベースの開発 -⽂献からの情報抽出-

鈴⽊ 貴之、坊農 秀雅
広島⼤学 ⼤学院統合⽣命科学研究科

要旨• PubMedの⽂献を、遺伝⼦/⽣物種/実験⼿法（ゲノム編集ツール）のサブセットでまとめたデータベース• 特定の遺伝⼦や⽣物種における、ゲノム編集研究の論⽂リストを得るときに有⽤です

トーゴーの⽇シンポジウム2022

Licensed under a Creative Commons 表⽰4.0国際ライセンス©2022 鈴⽊ 貴之（広島⼤学 ⼤学院統合⽣命科学研究科）

21

ゲノム編集メタデータベースの開発 -⽂献からの情報抽出-

Introduction•

ゲノム編集ツールが⾝近になったこともあり、今後は様々な⽣物種における様々な遺伝⼦の機能解析研究が進むことが予想されます。その際に、「ゲノム編集実験成功例がある⽣物種/遺伝⼦は何か」「逆に未研究の遺伝⼦は何か」というような情報に迅速にアクセスできると、新規研究の仮説を⽴てることに繋がります。

•上記のような情報は⽂献の中に記載がありますが、アクセスが難しい状況にあります。遺伝⼦やゲノム編集ツールなどは表記揺れも多いために、網羅的に情報を収集することが困難です。

•よって、本研究では上記のような情報に容易/網羅的にアクセス/収集するためのデータベースを作成します。

トーゴーの⽇シンポジウム2022

Licensed under a Creative Commons 表⽰4.0国際ライセンス©2022 鈴⽊ 貴之（広島⼤学 ⼤学院統合⽣命科学研究科）

21

ゲノム編集メタデータベースの開発 -⽂献からの情報抽出-

まだ公開までは⾄っていないデータベースですが、現状の進捗を報告させて頂きます。

トーゴーの⽇シンポジウム2022

Licensed under a Creative Commons 表⽰4.0国際ライセンス©2022 鈴⽊ 貴之（広島⼤学 ⼤学院統合⽣命科学研究科）

21

ゲノム編集メタデータベースの開発 -⽂献からの情報抽出-• 約364の⽣物種におけるゲノム編集研究論⽂がある中の、37の⽣物種に対応しています。
• 学術論⽂内において記載のある、ゲノム編集ツール名、⽣物種名、遺伝⼦名、EditingType（ノックアウトかノックインか）、利⽤されたベクター、が整理されています。
• Gene2pubmedを基に、それぞれの遺伝⼦が過去にどれだけ研究されているかを`gene_counts`で⽰しています。
• ⽂献内（MethodsやData availabilityなど）に記載のあるBioProjectやNCBI GEOのIDを⽰しています。
トーゴーの⽇シンポジウム2022

Licensed under a Creative Commons 表⽰4.0国際ライセンス©2022 鈴⽊ 貴之（広島⼤学 ⼤学院統合⽣命科学研究科）

21

ゲノム編集メタデータベースの開発 -⽂献からの情報抽出-

メタデータ取得⽅法
⽣物種名や遺伝⼦名

MeSHもしくはPubTator*の情報を基に取得

ゲノム編集ツール名やEditing typeについて⽂献のMethods/Results/Title/AbstractやPubMedのキーワードリストを基に、正規表現を利⽤して取得*PubTator: PubMedやPubMed Centralの⽂献に、遺伝⼦や⽣物種などの⽣物医学的概念を⾃動的にアノテーションするウェブベースのシステム。 https://doi.org/10.1093/nar/gkz389
トーゴーの⽇シンポジウム2022

Licensed under a Creative Commons 表⽰4.0国際ライセンス©2022 鈴⽊ 貴之（広島⼤学 ⼤学院統合⽣命科学研究科）

21

ゲノム編集メタデータベースの開発 -⽂献からの情報抽出-

メタデータ取得⽅法

Publication Details

PubMedGenome editing related
PubMed IDs

MeSH

Species and Genes
studied by articles

PubTator

Updatedgene2pubmed

gene2pubmed

GEM
Genome Editing
Meta-database

BioProject ID
NCBI GEO ID

トーゴーの⽇シンポジウム2022

Counts of each Genestudied by past articles

PubMedCentralGenome Editing Details

AddgeneLicensed under a Creative Commons 表⽰4.0国際ライセンス©2022 鈴⽊ 貴之（広島⼤学 ⼤学院統合⽣命科学研究科）

21

ゲノム編集メタデータベースの開発 -⽂献からの情報抽出-

結果ゲノム編集関連の⽂献数（PMC）

探索した⽣物種数

エントリー数

33,01137/36439,996

トーゴーの⽇シンポジウム2022

同じ⽂献内で、複数の- ゲノム編集ツール- ⽣物種- 遺伝⼦を研究している場合は、それぞれを別エントリーとして数えています。

Licensed under a Creative Commons 表⽰4.0国際ライセンス©2022 鈴⽊ 貴之（広島⼤学 ⼤学院統合⽣命科学研究科）

21

ゲノム編集メタデータベースの開発 -⽂献からの情報抽出-

類似データベース• Genome Targeting Catalogue (GTC) by EBI :– CRISPR/Casシステムを利⽤した実験でターゲットとなった遺伝⼦のデータベース– キュレーションされたデータのみが登録されている– 2022年8⽉30⽇時点で、313エントリー (47⽣物種)が登録• European Sustainable Agriculture Through Genome Editing (eusage) :– ゲノム編集を利⽤して作られた作物のデータベース– マニュアルキュレーションで作成– 2022年8⽉30⽇時点で583エントリーが登録

トーゴーの⽇シンポジウム2022

Licensed under a Creative Commons 表⽰4.0国際ライセンス©2022 鈴⽊ 貴之（広島⼤学 ⼤学院統合⽣命科学研究科）

21

ゲノム編集メタデータベースの開発 -⽂献からの情報抽出-

Limitation• PubMedもしくはPMCで公開されている論⽂のみに絞ってメタデータ取得を⾏なっている。
• PubTator Centralや正規表現を利⽤した情報抽出を⾏なっているため、データセットの内容に細かいエラーが存在する。

トーゴーの⽇シンポジウム2022

Licensed under a Creative Commons 表⽰4.0国際ライセンス©2022 鈴⽊ 貴之（広島⼤学 ⼤学院統合⽣命科学研究科）

21

ゲノム編集メタデータベースの開発 -⽂献からの情報抽出-

Positive Control• 取得したCRISPR-Cas9の論⽂は全て2013年以降（CRISPR-Cas9の最初の発表が2013年）、Prime editorの論⽂は全て2019年以降（Prime editorの最初の発表は2019年)• 正しい情報が取得できていることを確認した論⽂の例––––

PMID: 27733139（⾖の種⼦油の向上を⽬的にFAD3等の遺伝⼦をターゲットにしたゲノム編集実験）
PMID: 24179142（ゼブラフィッシュにおけるNHEJを利⽤したノックインゲノム編集実験）
PMID: 25434822（ゲノム編集を利⽤したDMD治療の研究）
PMID: 27050479（2016年のニワトリでのCRISPR-Cas9成功報告の論⽂）

トーゴーの⽇シンポジウム2022

Licensed under a Creative Commons 表⽰4.0国際ライセンス©2022 鈴⽊ 貴之（広島⼤学 ⼤学院統合⽣命科学研究科）

21

ゲノム編集メタデータベースの開発 -⽂献からの情報抽出-

今後の予定• エラーのメタデータを最⼤限減らすためのスクリプト⾒直し• データセットの全体像を確認するためのデータ可視化• データセットを効果的に利⽤するためのインターフェース作成

トーゴーの⽇シンポジウム2022

Licensed under a Creative Commons 表⽰4.0国際ライセンス©2022 鈴⽊ 貴之（広島⼤学 ⼤学院統合⽣命科学研究科）