３１

HLA遺伝子完全配列決定パイプラインの構築-ヒトゲノムバリエーションデータベース拡充に向けて-

1)
2)
1)
早野崇英 , 細道一善 , 井ノ上逸朗

1) 情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所 2) 金沢大学 医薬保健研究域医学系
要旨
HLAはヒト主要組織適合抗原であり、HLA遺伝子領域(6p21.3)はヒトゲノムの中でも非常に多型性に富む領域である。HLAハプロタイプは、薬剤副作用や骨髄移植・臓器移植時の拒絶反応との関連性が高い。また、リウマチや糖尿病などの生活習慣病、自己免疫疾患、がん、ウイルス感染症における防御もしくは重症化など100 近くの疾患との関連が報告されている。HLA遺伝子完全配列決定は、HLA遺伝子領域の多型性のため困難であった。我々はNGS を使用したHLA遺伝子完全配列決定パイプラインの構築を試みた。Tagmentation によるライブラリー調整後、キャプチャー法にてHLA 関連遺伝子配列を濃縮し、MiSeqで配列決定する。このパイプラインには、新たに開発したライブラリーサイズとモル濃度を均一化する手法(BeNUS)や一塩基置換(SNV)の情報を利用しHLAハプロタイプを決定するプログラムが含まれている。得られたHLA遺伝子完全配列情報は、ヒトゲノムバリエーションデータベースのHLA‒DB に順次格納していく。今後も、このパイプラインを用いることでHLA‒DBを拡充していき医療への応用へとつなげていく。

 HLA領域33遺伝子

 HLAハプロタイプ決定プログラム
Paired-read fastq
hg19 reference
Alignment
Alignment to HLA gene sequence of hg19 reference
Detect SNVs and Indels
Yes

NoHeterozygous?

Complete haplotype sequence

Phase haplotype using heterozygous SNVs on PE reads
Divide alignment into two phased one as haplotype
Yes

No

Phased completely?
No

Unphased heterozygous SNVs?

Yes

Create alignment for only homozygous region
Merge two alignments
Cleaning of phased alignment
Complete haplotype sequence

Partial haplotype sequence

Shiina et al. J Hum Genet 2009の図を改変
ターゲット遺伝子決定したHLA遺伝子完全配列

HLA-A, HLA-B, HLA-C, HLA-DMA, HLA-DMB, HLA-DOA, HLA-DOB, HLA-DPA1, HLA-DPB1,HLA-DQA1, HLA-DQB1, HLA-DRA, HLA-DRB1, HLA-DRB2, HLA-DRB3, HLA-DRB4, HLA-DRB5,
HLA-DRB6, HLA-DRB7, HLA-DRB8, HLA-DRB9, HLA-E, HLA-F, HLA-G, HLA-H, HLA-J, HLA-K,HLA-L, HLA-V, MICA, MICB, TAP1 and TAP2

ヒトゲノムバリエーションデータベース
HLA Database (HLA-DB) BeNUS法 HLA-B遺伝子のハプロタイプ解析結果（96サンプル）

Hosomichi et al. BMC Genomics 2014

 HLA遺伝子群のターゲットリシーケンス

Tagmentation

SampleGRA-HV-0554
GRA-HV-0555
GRA-HV-0556
GRA-HV-0560
GRA-HV-0605
GRA-HV-0607
GRA-HV-0616
GRA-HV-0639
GRA-HV-0642
GRA-HV-0645
GRA-HV-0649
GRA-HV-0652
GRA-HV-0658
GRA-HV-0663
GRA-HV-0666
GRA-HV-0703
GRA-HV-0735
GRA-HV-0739
GRA-HV-0741
GRA-HV-0772
GRA-HV-0779
GRA-HV-0784
GRA-HV-0785
GRA-HV-0810
GRA-HV-0815
GRA-HV-0821
GRA-HV-0822
GRA-HV-0823
GRA-HV-0830
GRA-HV-0969
GRA-HV-0975
GRA-HV-0976
GRA-HV-0977
GRA-HV-0979
GRA-HV-0991
GRA-HV-0992
GRA-HV-0997
GRA-HV-0999
GRA-HV-1009
GRA-HV-1011
GRA-HV-1012
GRA-HV-1013
GRA-HV-1014
GRA-HV-1016
GRA-HV-1018
GRA-HV-1030
GRA-HV-1045
GRA-HV-1056

Allele 1
HLA-B*44:03:01
HLA-B*40:01:02
HLA-B*13:01:01
HLA-B*13:01:01
HLA-B*52:01:01:02
HLA-B*07:02:01
HLA-B*40:02:01
HLA-B*40:06:01:01
HLA-B*40:01:02
HLA-B*54:01:01
HLA-B*55:02:01
HLA-B*15:01:01:01
HLA-B*56:01:01
HLA-B*13:01:01
HLA-B*54:01:01
HLA-B*55:02:01
HLA-B*44:03:01
HLA-B*40:02:01
HLA-B*59:01:01:01
HLA-B*07:02:01
HLA-B*44:02:01:01
HLA-B*40:06:01:01
HLA-B*52:01:01:01
HLA-B*40:02:01
HLA-B*35:01:01
HLA-B*40:01:02
HLA-B*54:01:01
HLA-B*15:11:01
HLA-B*51:01:01
HLA-B*40:06:01:01
HLA-B*44:03:01
HLA-B*54:01:01
HLA-B*44:02:01:01
HLA-B*39:01:01:03
HLA-B*46:01:01
HLA-B*15:01:01:01
HLA-B*15:01:01:01
HLA-B*48:01:01
HLA-B*54:01:01
HLA-B*52:01:01:02
HLA-B*35:01:01:02
HLA-B*54:01:01
HLA-B*55:02:01
HLA-B*44:03:01
HLA-B*46:01:01
HLA-B*40:06:01:01
HLA-B*15:11:01
HLA-B*58:01:01

Allele 2
HLA-B*40:06:01:01
HLA-B*44:03:01
HLA-B*46:01:01
HLA-B*51:01:01
HLA-B*52:01:01:02
HLA-B*07:02:01
HLA-B*52:01:01:02
HLA-B*35:01:01:02
HLA-B*35:01:01:02
HLA-B*54:01:01
HLA-B*40:02:01
HLA-B*35:01:01:02
HLA-B*44:03:01
HLA-B*52:01:01:02
HLA-B*38:02:01
HLA-B*40:06:01:01
HLA-B*38:02:01
HLA-B*48:01:01
HLA-B*07:02:01
HLA-B*48:01:01
HLA-B*39:01:01:03
HLA-B*15:01:01:01
HLA-B*51:01:01
HLA-B*46:01:01
HLA-B*07:02:01
HLA-B*40:02:01
HLA-B*35:01:01
HLA-B*07:02:01
HLA-B*48:01:01
HLA-B*51:01:01
HLA-B*07:02:01
HLA-B*35:01:01
HLA-B*15:18:01
HLA-B*39:01:03
HLA-B*51:01:01
HLA-B*39:01:01:03
HLA-B*51:01:01
HLA-B*39:01:01:03
HLA-B*39:01:01:03
HLA-B*07:02:01
HLA-B*48:01:01
HLA-B*52:01:01:02
HLA-B*51:01:01
HLA-B*35:01:01
HLA-B*15:01:01:01
HLA-B*07:02:01
HLA-B*35:01:01:02
HLA-B*67:01:01

SampleGRA-HV-1057
GRA-HV-1064
GRA-HV-1065
GRA-HV-1071
GRA-HV-1079
GRA-HV-1082
GRA-HV-1083
GRA-HV-1087
GRA-HV-1092
GRA-HV-1097
GRA-HV-1110
GRA-HV-1111
GRA-HV-1116
GRA-HV-1117
GRA-HV-1119
GRA-HV-1129
GRA-HV-1131
GRA-HV-1142
GRA-HV-1144
GRA-HV-1149
GRA-HV-1154
GRA-HV-1157
GRA-HV-1160
GRA-HV-1161
GRA-HV-1163
GRA-HV-1165
GRA-HV-1167
GRA-HV-1169
GRA-HV-1171
GRA-HV-1175
GRA-HV-1182
GRA-HV-1183
GRA-HV-1184
GRA-HV-1199
GRA-HV-1201
GRA-HV-1203
GRA-HV-1217
GRA-HV-1224
GRA-HV-1225
GRA-HV-1229
GRA-HV-1234
GRA-HV-1236
GRA-HV-1238
GRA-HV-1239
GRA-HV-1250
GRA-HV-1259
GRA-HV-1260
GRA-HV-1265

Allele 1
HLA-B*40:02:01
HLA-B*40:06:01:01
HLA-B*54:01:01
HLA-B*56:01:01
HLA-B*40:02:01
HLA-B*40:01:02
HLA-B*59:01:01:01
HLA-B*44:03:01
HLA-B*40:02:01
HLA-B*40:01:02
HLA-B*40:01:02
HLA-B*54:01:01
HLA-B*52:01:01:02
HLA-B*52:01:01:02
HLA-B*35:01:01:02
HLA-B*59:01:01:01
HLA-B*44:03:01
HLA-B*40:02:01
HLA-B*44:03:01
HLA-B*44:03:01
HLA-B*59:01:01:01
HLA-B*35:01:01:02
HLA-B*59:01:01:01
HLA-B*55:02:01
HLA-B*56:01:01
HLA-B*15:01:01:01
HLA-B*40:06:01:01
HLA-B*54:01:01
HLA-B*54:01:01
HLA-B*15:11:01
HLA-B*55:02:01
HLA-B*54:01:01
HLA-B*52:01:01:02
HLA-B*51:01:01
HLA-B*44:03:01
HLA-B*54:01:01
HLA-B*40:01:02
HLA-B*40:02:01HLA-B*40:01:02
HLA-B*52:01:01:02
HLA-B*44:03:01
HLA-B*54:01:01
HLA-B*40:02:01
HLA-B*40:03
HLA-B*44:03:01
HLA-B*40:02:01
HLA-B*40:06:01:01
HLA-B*40:01:02

Allele 2
HLA-B*40:02:01
HLA-B*51:01:01
HLA-B*52:01:01:02
HLA-B*40:06:01:01
HLA-B*39:01:03
HLA-B*51:01:01
HLA-B*54:01:01
HLA-B*07:02:01
HLA-B*51:01:01
HLA-B*40:06:01:01
HLA-B*51:01:01
HLA-B*40:03
HLA-B*07:02:01
HLA-B*51:01:01
HLA-B*07:02:01
HLA-B*40:02:01
HLA-B*52:01:01:02
HLA-B*39:04HLA-B*15:11:01
HLA-B*52:01:01:02
HLA-B*40:02:01
HLA-B*48:01:01
HLA-B*54:01:01
HLA-B*51:01:01
HLA-B*46:01:01
HLA-B*07:02:01
HLA-B*52:01:01:02
HLA-B*54:01:01
HLA-B*44:03:01
HLA-B*15:01:01:01
HLA-B*51:01:01
HLA-B*35:01:01
HLA-B*52:01:01:02
HLA-B*51:01:01
HLA-B*52:01:01:02
HLA-B*52:01:01:02
HLA-B*46:01:01
HLA-B*40:03
HLA-B*44:03:01
HLA-B*52:01:01:02
HLA-B*40:06:01:01
HLA-B*40:06:01:01
HLA-B*67:01:01
HLA-B*51:01:01
HLA-B*51:01:01
HLA-B*07:02:01
HLA-B*35:01:01:02
HLA-B*40:06:01:01“Licensed under a Creative Commons表示2.1日本 license (c)2015 情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所