ゲノムアノテーション

28

ゲノムアノテーションフロー（2002）
Flow chart of gene finding in KEIO
Genome Sequence

Masking of Repetitive element

Promoter prediction
by Repeat Masker

Homology Search
by BLAST

by GC cont.

by GENSCAN/Grail/MZEF
Gene/Exon prediction

Making Exon structure
by SIM4
or Dotter

Visualize
by VectorWorksand CLARIS Draw

29

Expression analysis

ゲノムアノテーション（2001）30

ゲノムアノテーション（2016）31
hFps://genome.ucsc.edu/ Oct.5 2016

個人ゲノム研究32

ヒトゲノム計画では誰の配列を決定したのか
Reference配列の72%程度
がRPCI-11由来

RPCI-11

KB(慶應)

RPCI-13RPCICalTech
CHORI

33

Genome Res. 11:483-496 (2001)

1997年3月23日にNY州バッファロー市の新聞に広告を出し、10名の男性と10名の女性のボランティアを選出した。50mLの血液サンプルを採取し、男性２名、女性２名からDNAライブラリーを作成した。匿名男性１名のライブラリーの質が一番良かったため、RP11がHGPで最も利用されたクローンとなった。
一方、セレラ社のプロジェクトではベンターを含む21名のボランティアから５名の検体を選別して全ゲノムシークエンシングを行った。

パーソナルゲノムの歴史
2007 May ワトソン個人ゲノム公開 (by 454) à 論文は2008 Jun
2007 Sep ベンター個人ゲノム解読論文発表 (by ABI 3730xl)
2008 Jun 1000ゲノム計画スタート
2008 Nov 中国人、アフリカ人個人ゲノム解読 (by GA)
2008 Dec 韓国人個人ゲノム解読 (by GA)
2009 Nov Complete Genomics 社が$5,000で全ゲノム受託解析を開始
2010 Feb 古代人ゲノム解読 Palaeo-Eskimo (4,000 year-old ) (by GAIIx)2010 May ネアンデルタール人ゲノム解読 (38,000 year-old) (by 454 with GA)
2010 Jun 1000ゲノム計画パイロット実験データ公開 (by 454 and GA and SOLiD)
2010 Oct 日本人個人ゲノム解読 (by GAIIx)
2011 Nov 23andME 社が $999 で全エキソン受託解析 (by GAIIx)
2012 Feb 古代人ゲノム解読 Tyrolean Iceman (5,000 year-old) (by GAIIx)
2013 Nov 日本人1000人ゲノム解読 (by HiSeq2500)
34

James D. Watson (1928-)
The 1st personal genome sequencing

Jun. 1, 2007
$1,000,00035

2012/7/31

次世代シーケンシングが切り開く医学
研究と展望

Nature 452:872-6 Jun (2008)

Dan Stoicescu
The 1st Customer; Dan Stoicescu

Mar. 4, 2008
$350,000
Bentley

410 uvp (1985)

36

Glenn Close
The 1st Customer service for woman

Mar. 11, 2010
$48,000
Benz C-class

MOONEY M20F (1967)

Copyright © 1987 byParamount Pictures.

37

Copyright © Walt Disney Studios Mo/on Pictures

Masaru Tomita
The 1st Customer service for Japanese

Jul. 31, 2012
$5,000hFps://www.keio.ac.jp/ja/press_release/2012/kr7a4300000aubbx.html Oct.4 201638

The History of DNA Sequencing Technology

HiseqXow!

yN

1Tb/dabG
030

Human genome project
50 Gb

Massively Parallel
sequencing

1Gb
Personal NGS

1Mb

MR Stratton et al. Nature 458, 719-724 (2009)$1000 genome

試薬$797
本体$137
検体処理など $55-65$1000 Genome Era
https://www.genome.gov/sequencingcostsdata/ (Oct. 4, 2016)

Nature doi:10.1038/nature.2014.14530

2014年1月にイルミナ社は１つのシステムでDNA抽出から人件費までのコストをすべて含めて1000ドル以下で全ゲノムを 30x カバレッジで解析できる
HiSeq Xシステムを発表した。このシステムでは年間1万8千検体を処理することができると公表している。
40

実際の個人ゲノム解読委託コスト

41$2,900 (Nov. 2015)$999 (Sep. 2015)

Understand Your Genome,provided by Illumina.

myGenome,provided by Veritas Gene/cs.

hFp://www.illumina.com/company/events/understandyour-genome.html/

hFps://www.veritasgene/cs.com/30x WGS
CLIA/CAPラボUYG Tokyo では $4,900

30x WGS
CLIA/CAPラボ
HIPPA法遵守

WGSとiPodの比較
2003

x 0.00000037
1/2,700,000

シークエンシングのコストは１年あたりおよそ3.84倍安くなっている。

iPod 3rd

30 GB59,800円

2016

iPod touch

Copyright © 2016 Apple Inc.

128 GB
38,800円

x 0.27
1/3.67128 GB
0.14円
orx 0.00000037
1/2,700,000 52,555 TB
4238,800円

1000 genomes
hFp://www.interna/onalgenome.org/

パイロット研究：〜2009年
ヨーロッパ、アフリカの親子（トリオ）全ゲノム解読、179人の全ゲノム解析、697人の全エキソン解析
本格解析：2009年〜
27の異なる人種2500人の全ゲノム解析。ヨーロッパ（ユタ州）、イタリア、イギリス、フィンランド、スペイン、日本、ベトナム、中国x3、ナイジェリアx2、ケニヤ、ガンビア、
シエラレオネ、アフリカン・アメリカン、バルバドス、メキシコ、プエルトリコ、コロンビ
ア、ペルー、インド（ヒューストン在住）、パキスタン、バングラディッシュ、インド（英国在住）、スリランカ（英国在住）
STU

GBR

CEU
FIN

ITU
PUR

MXL
ASW
GIH
CLM
43

PEL

IBS

JPT

CDX

GWD

YRI

MSL

ESN

ACB

CHB

TSI

CHS
PJL

KHV
BEB

LWK

European
East Asian
AfricanMixed American
South Asian日本人個人ゲノム
2010年6月22日

2010年11月11日

日本人の100人ゲノム、Exomeデータの公開

日本人の個人ゲノムの解読

2013年11月12日

日本人1208人のExomeデータの公開

Nat Genet. 2010;42:931-6
2015年8月21日

日本人1000人分のゲノム配列決定の発表

44

J Hum Genet, 2016 Feb 25

Nature Commun., 6:8018 (2015)

100K ‒ 1M genome projects

hFp://shgp.kacst.edu.sa/site/

サウジアラビアでは糖尿病、難聴、心疾患、神経疾患、遺伝病などの原因遺伝子解明のために健常人を含む10万人規模の全ゲノム解析を行う。

イギリスでは2017年までにがん疾患、希少疾患および感染症患者10万人の全ゲノム配列を解読し、医療に結びつけることを目指している。

hFp://www.research.va.gov/mvp/
hFp://www.jcvi.org/cms/home/45

hFps://www.genomicsengland.co.uk/

米国退役軍人省では退役軍人のため、医療情報や健康管理情報と照合できる100万人のゲノム解析を行う。

J. Craig Venterは長寿と老化防止を目指す疾病診断と幹細胞治療のベンチャー企業を設立し、10万人規模のゲノム解析を行う。

東北メディカル・メガバンク事業
岩手と宮城で15万人のバイオバンクを構築

Three genera/ons

150,000 par/cipants(children, parents and grandparents)

70,000 par/cipants(10,000 families)

50,000 par/cipants

Tohoku4630Residents,000 par/cipants

Iwateヒトゲノムの多様性

47ヒト遺伝子の多様性

hFp://science.na/onalgeographic.com/science/enlarge/skin-colors.html
Photograph by Sarah Leen Oct. 4 201699.92%Am J Phys Anthropol. 2002;118:393-8.

48

ある２人の個人のゲノムの違いはおおよそ1,300文字につき１文字（0.1%）であり、そのうちの94%は人種を超えて見つかる多型である。すなわち、人種特異的に見つかる多型はわずか0.006%である。

多様性
SNP; Single Nucleotide Polymorphism
SNV; Single Nucleotide Variation

INDEL; Insertion Deletion-CGCGAGTGCTATC--CGCGAGTGCTATC--CGCGAGAGCTATC--CGCGAGTGCTATC-CGCGAGTGCTATCTSV; Structural Variation
CNV; Copy Number Variation

49

Structural Variation

50

Nature Methods 9, 133–137 (2012)

Structural Variation

51

Nature Methods 9, 133–137 (2012)ゲノムアノテーション-CGCGAGTGCTATC-CGCGAGAGCTATC-

遺伝子機能
遺伝子制御

52

遺伝子機能
遺伝子制御

長鎖DNAシークエンサーによるゲノム解析
ヒトゲノム参照配列（GRCh38）783か所のGapが残っている。
PacBio RS II

101x genome data
ユークロマチンに位置する190か所のGapの105か所を埋めることができた。
Seo J et al. Nature (2016) PMID 27706134

SequelhFps://www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/genome/assembly/grc/human/
Oct. 10 201653

最新機種では50x で530万円ほど

ゲノム解読の課題• 技術、コスト• データ解釈54