5. TogoID: データベース統合の基盤となる
ID変換サービス○池田秀也1、千葉啓和1、藤原豊史1、五斗 進1、井手隆広2、川島秀一1、箕輪真理1、三橋信孝1、守屋勇樹1、内藤雄樹1、仲里猛留1,3、信定知江2,4、大田達郎1、小野浩雅1、申在紋1、高月照江1、建石由佳2、豊岡理人2,5、山本泰智1、八塚茂2,3、片山俊明1
1 情報システム研究機構データベース共同利用基盤施設ライフサイエンス統合データベースセンター (DBCLS)
2 科学技術振興機構 NBDC事業推進部
3 現・製品評価技術基盤機構 バイオテクノロジーセンター
4 現・理化学研究所 生命医科学研究センター
Licensed under a Creative Commons 表示4.0国際ライセンス
5 現・富山国際大学 現代社会学部©2022池田秀也（ライフサイエンス統合データベースセンター）

ID変換の必要性
バイオインフォマティクスで様々なDBを活用するにはデータベースID間のリンクが重要● 等価なものに付けられたID間の変換○ 例: NCBI Gene ID ↔ Ensembl ID○ 使いたい解析ツールが、手元のIDを受け付けてくれない場合など● 関連する情報の取得○ バリアント→遺伝子○ 遺伝子→トランスクリプト○ トランスクリプト→タンパク質○ タンパク質→立体構造○ 立体構造→相互作用○ 相互作用→化合物・医薬品○ 化合物・医薬品→パスウェイ○ パスウェイ→疾患
Licensed under a Creative Commons 表示4.0国際ライセンス©2022池田秀也（ライフサイエンス統合データベースセンター）

既存のID変換サービス
データベースID間のリンク情報を提供する既存のサービスの例● 国内: LinkDB (ゲノムネット), Biodb.jp● 海外: BioMart, UniProt ID mapping, Ensembl, Bio2RDF
既存のリンク情報の課題● 対象としているデータベースのカバレッジが限られる● 各データベースの毎年・毎月・毎日など更新への追従● 対話的に操作するUIと、プログラムから自動化して利用するAPIの両方が欲しい
類似のものとしてIDの転送サービスがあるが● ページを開いてみるまで転送先は不明: PURL, Identiﬁers.org○ OK: 転送ルールだけ記述しておけばよいので維持管理は容易○ NG: 事前に転送先のIDを知っておくには、データとして維持管理しておく必要がある
Licensed under a Creative Commons 表示4.0国際ライセンス©2022池田秀也（ライフサイエンス統合データベースセンター）

TogoIDで実現したいこと
データベースのカバレッジを確保● ライフサイエンス統合データベースセンターにおけるデータ統合のハブとして● LINCなど生命医科学ドメインのニーズに応じて対応データベースを拡張する
ウェブ上で対話的に操作して変換し結果をダウンロード● 始点となるIDから探索的に接続先のデータベースをたどる● 始点および終点となるデータベースを指定して経路を探索するプログラムによる自動処理を実現● 上記と同じ機能をウェブサービス(API)としても提供
安定的なサービスの提供と定期的な更新● サービスをクラウドで提供することでダウンタイムを解消● データベース毎の更新頻度に合わせたアップデートを自動化 (TogoID-conﬁg)
Licensed under a Creative Commons 表示4.0国際ライセンス©2022池田秀也（ライフサイエンス統合データベースセンター）

TogoIDの対象データベース選定
●●
●

●
●

遺伝子・タンパク質・化合物・パスウェイ・疾患など、対象とするDBをリストアップ
NBDCデータベースカタログとの対応付け
データ取得元・データ形式・更新頻度・ライセンスなどを調査
各DBからID変換可能なDBを調査
ID体系（正規表現パターンなど）の調査
Licensed under a Creative Commons 表示4.0国際ライセンス©2022池田秀也（ライフサイエンス統合データベースセンター）

TogoIDによるリンク情報の集約と管理

2022/9 現在●
65 データベース●
162 データベースペア
Licensed under a Creative Commons 表示4.0国際ライセンス©2022池田秀也（ライフサイエンス統合データベースセンター）

TogoID ontology の作成●●●

TogoID では同じ実体を指すものの間の ID 変換(例: NCBI gene <-> EnsemblGene)だけでなく、何らかの意味でつながる ID 間の変換を幅広く対応
リンクの生物学的な意味を明示するためにオントロジーを作成○ UI 上で表示○ RDF 版でも predicate として使用
https://togoid.dbcls.jp/ontology

Licensed under a Creative Commons 表示4.0国際ライセンス©2022池田秀也（ライフサイエンス統合データベースセンター）

TogoIDのウェブインターフェイス
https://togoid.dbcls.jp/
●
●
●
●
●

IDリストを入力（もしくはファイルアップロード）
自動判定されるDBを確認して選択
変換先のDBを選択
必要なら数ステップ先の変換先DBまで選択: オントロジーで定義された、リンクの意味

Licensed under a Creative Commons 表示4.0国際ライセンス©2022池田秀也（ライフサイエンス統合データベースセンター）

TogoIDのウェブインターフェイス
https://togoid.dbcls.jp/
●
●
●
●
●
●
●

IDリストを入力（もしくはファイルアップロード）
自動判定されるDBを確認して選択
変換先のDBを選択
必要なら数ステップ先の変換先DBまで選択: オントロジーで定義された、リンクの意味
プレビューして変換状況を確認
問題なければ変換表をダウンロード

Licensed under a Creative Commons 表示4.0国際ライセンス©2022池田秀也（ライフサイエンス統合データベースセンター）

TogoIDのAPIによるプログラムからの自動変換処理
https://api.togoid.dbcls.jp/convert●?ids=5460,6657,9314,4609○●&route=ncbigene,ensembl_gene○●

取得するデータ形式を指定 (csv, tsv, json)&include=target
○
○
○

●

変換ルートをカンマ区切りのデータベース名で渡す&format=json○●

変換元のIDリストをカンマ区切りで渡す

変換先IDだけ (target)
変換元IDと変換先ID (pair)中間の変換ルートすべてのID (all)&oﬀset=0&limit=10000○

大量に取得する場合のオフセット・リミット値

詳細: TogoID API 2.0.0
Licensed under a Creative Commons 表示4.0国際ライセンス©2022池田秀也（ライフサイエンス統合データベースセンター）

TogoIDを構築して分かった課題
元々のデータベースに内在する問題● IDの表記ゆれが激しい○ PDB: 1G0M, 1g0m
○ Gene ontology: GO:0019907, GO_0019907○ Orphanet: ORPHA:101078, ORDO:101078, Orphanet:101078
実用される表記法をなるべく拾うような正規表現で対応、DATABASESタブに例示●

1つのDBに複数のID体系が混在（ゲノム, 遺伝子, トランスクリプト, タンパク質…）○ Ensembl: ENSG00000186283, ENST00000638000, ENSP00000365411○ RefSeq: NG_004671, NM_001199636, NP_001171968
TogoIDでは名前空間を分けて管理

Licensed under a Creative Commons 表示4.0国際ライセンス©2022池田秀也（ライフサイエンス統合データベースセンター）

TogoIDを構築して分かった課題
変換後のIDが発散する問題● １対多、多対多（変換後にその先の変換を続けると対応数が爆発する）○ 遺伝子→Gene ontologyによる分類→タンパク質○ タンパク質→Pfamなどの機能ドメイン→立体構造
生物種で絞り込む、などが考えられるが未対応
どこまでID変換でやるのか問題● ID変換の意味（セントラルドグマ、相互作用ネットワーク、関連文献）○ ウェブページのクリックで辿れるもの全部OKというわけではない…
リンクの意味を標準化する必要性（逆向きの変換も含め）● セマンティック・ウェブ技術によるリンク関係のオントロジー整備● 同じペアでも関係が同じとは限らない○ 例) 糖鎖-タンパク質 (糖鎖を代謝する酵素？糖鎖で修飾されるタンパク質？)
Licensed under a Creative Commons 表示4.0国際ライセンス©2022池田秀也（ライフサイエンス統合データベースセンター）

TogoIDの対象データベースの追加
変換元DBと変換先DBのペア毎に、IDの対応関係を抽出するプログラムを作成 ← TSVを生成
TogoID-conﬁg● https://github.com/dbcls/togoid-conﬁg

11099
11114
11115
:ENSG00000071794
ENSG00000126012
ENSG00000012817

内容● Rakeﬁle 自動更新手順(← 前処理が必要なら追記する)● bin/ 各種取得・変換スクリプト群● conﬁg/ db1-db2ごとの変換規則群○ dataset.yaml データベース一覧 (← まだ載ってなければDBを追記する)○ db1-db2/conﬁg.yaml 更新手順 ← 上記プログラムの実行方法を記載する● input/ 共通の前処理入力データ置き場● output/ 生成される出力IDペア置き場○ tsv/db1-db2.tsv タブ区切りファイル
Licensed under a Creative Commons 表示4.0国際ライセンス○ ttl/db1-db2.ttl RDF版ファイル©2022池田秀也（ライフサイエンス統合データベースセンター）

Publication

https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btac491
Licensed under a Creative Commons 表示4.0国際ライセンス©2022池田秀也（ライフサイエンス統合データベースセンター）

ご意見お待ちしております！
●●

ご意見・ご要望はこちらから https://dbcls.rois.ac.jp/contact.html
ウェブUIの機能面○●

ここが使いにくい/使いやすい

対象データベース○

このIDを変換したい

Licensed under a Creative Commons 表示4.0国際ライセンス©2022池田秀也（ライフサイエンス統合データベースセンター）