ヒトゲノム変異情報のRDF化
河野 信 1, 山下 理宇 2、込山 悠介 3、鈴木 絢子 4,5、鈴木 穣 4、菅野純夫 3
1

情報・システム研究機構 ライフサイエンス統合データベースセンター、2 東北メディカルメガバンク機構、3 東京大学 医科学研究所、
4
東京大学大学院 新領域創成科学研究科、5 国立がん研究センター 先端医療開発センター

使用したデータとオントロジー

要旨

変異データ

変異の情報は最終的に VCF (Variation Call Format) 形式で提供されることが多いが、横断的に検索する用途には向いていない。そこで、VCF の変異情報をより横断的・統合的に検索することが可能な RDF (ResourceDescription Framework) 形式に変換するためのプログラムを開発した。
ENSEMBL で開発された変異データを表現するオントロジーならびにGFVO (Genomic Feature and Variation Ontology) を基本として、不足しているオントロジーを独自に設計した。また、変異部位の座標を指定するために FALDO (Feature Annotation Location Description Ontology) を用いた。
ここでは、DBTSS で提供されている肺腺がんモデル細胞のデータをRDF 化した。約 350 万の変異情報を持つ LC2/ad 株のデータから、約1.5 億のトリプルが生成された。作成したオントロジーやプログラムは
https://github.com/orenogithub/BH14.14 で公開している。

ヒト肺腺癌由来の市販されている培養細胞から得たデータ（VCF 形式）1)
ftp://ftp.hgc.jp/pub/hgc/db/dbtss/dbtss̲ver9/hg38/SNV/LA̲CellLine̲26/

オントロジーFALDO: Feature Annotation Location Description Ontology2)
ゲノム等の座標を指定するためのオントロジー

http://biohackathon.org/resource/faldo

Ensembl Variation Ontology3)
Ensembl での変異情報を記述するためのオントロジー

https://github.com/simonjupp/ensembl-rdf/blob/master/ontology/ensembl̲variation̲ontology.owl

GFVO: Genomic Feature and Variation Ontology3)

GFF, GVF, VCF ファイル等を RDF 化するためのオントロジー

http://www.biointerchange.org/ontologies.html

KERO: Kashiwa Encyclopedia of Regulatory Omics Ontology
上記オントロジーで不足している部分を定義

RDF スキーマ

https://github.com/orenogithub/BH14.14/blob/master/ontology/kero.owl

SRVLWLRQ
HJ

఩⨨᝟ሗ䠄IDOGR䠅,'HJ³´IRU
FKURPRVRPH

IDOGRSRVLWLRQNHURFKURPRVRPHGEWVVR&KURPRVRPH
VXEFODVVHVLQFOXGH
62¶FKURPRVRPH¶

NHURDVVHPEO\$VVHPEO\HJ³KJ´

IDOGRUHIHUHQFHIDOGR([DFW3RVLVLRQIDOGR)RUZDUG6WUDQG3RVLWLRQ_IDOGR5HYHUVH6WUDQG3RVLWLRQIDOGREHJLQ IDOGRHQGUR¶LQWD[RQ¶IDOGRUHIHUHQFHIDOGR5HJLRQRUJDQLVPKWWSGEWVVKJFMSORFDWLRQ>DVVHPEO\@>FKURPRVRPH@>SRVLWLRQ@>GLUHFWLRQ@KWWSGEWVVKJFMSORFDWLRQ*5&K

KWWSLGHQWLILHUVRUJWD[RQRP\ᐇ㦂᝟ሗ䠄䝔䞊䝤䝹䛻┦ᙜ䠅

KWWSGEWVVKJFMSUGIH[SHULPHQW>LG@UGIVODEHOODEHO³KRJH´IDOGRORFDWLRQKWWSGEWVVKJFMSUGIWVV>H[SHULPHQWDOB,'@>FKU@>SRV@KWWSGEWVVKJFMSUGIWVV(;3NHURKDVB619([SHULPHQWUGIVODEHO

62619UGIVVHH$OVR

GFLGHQWLILHUNHURVRXUFH

NHURYHUVLRQYHUVLRQ³´

6DPSOH䝃䞁䝥䝹᝟ሗGFLGHQWLILHU

YDULDWLRQ,'H[SHULPHQW,'FKUSRV

H[SHULPHQW,'³76(´KUUSLGHQWLILHUVRUJGEVQSUV
HQVHPEOYDULDWLRQKDVBDOOHOHNHURTXDOLW\$OOHOH

48$/HJ

NHURH[SHULPHQW7\SH

UGIVVHH$OVR,'&³619´
7LVVXH&HOORULJLQ()2&/2%72

NHURDOOHOH)UHTXHQF\ಶู䝕䞊䝍䠄୍⾜䛻┦ᙜ䠅,1)2*HQRW\SH

RDF 例SPARQL 検索例
BRCA1 遺伝子領域（17 番染色体、43,044,295 - 43,125,483 (GRCh38)）に存在する SNV<http://dbtss.hgc.jp/rdf/experiment/TSE000086> a kero:Experiment;
rdfs:label "LC2/ad";
kero:experimentType kero:Whole-genome;
kero:resource <http://dbtss.hgc.jp/rdf/sample/LC2/ad>;
kero:version "9";dc:identiﬁer "TSE000086" .

PREFIX dc: <http://purl.org/dc/terms/>
PREFIX kero: <http://dbtss.hgc.jp/rdf/ontology/><http://dbtss.hgc.jp/rdf/experiment/TSE000086> kero:has̲SNV <http://dbtss.hgc.jp/rdf/data/TSE000086/1:10234> .
<http://dbtss.hgc.jp/rdf/data/TSE000086/1:10234> a obo:SO̲0001483;
rdfs:label "variation on chr1:10234 from TSE000086";
faldo:location <http://dbtss.hgc.jp/rdf/location/chromosome:GRCh38:1:10234-10234:1>;
kero:alleleFrequency 0.5;
kero:allelicDepths "42,10";
kero:dbsnpID "rs145599635";
kero:genotype "0/1";
kero:genotypeData "GT:AD:DP:GQ:PL|0/1:42,10:52:61.94:103,0,62";
kero:genotypeQuality 61.94;
kero:quality 72.66;
dc:identiﬁer "1:10234";
rdfs:seeAlso dbsnp:rs145599635,ncbisnp:rs145599635;
ensemblvariation:has̲allele <http://dbtss.hgc.jp/rdf/data/TSE000086/1:10234#C>,<http://dbtss.hgc.jp/rdf/data/TSE000086/1:10234#T> .
<http://dbtss.hgc.jp/rdf/data/TSE000086/1:10234#C> a ensemblvariation:reference̲allele,ensemblvariation:ancestral̲allele;rdfs:label "TSE000086 chr1:10234 allele C";
dc:identiﬁer "1:10234#C" .
<http://dbtss.hgc.jp/rdf/data/TSE000086/1:10234#T> a ensemblvariation:derived̲allele;rdfs:label "TSE000086 chr1:10234 allele T";
dc:identiﬁer "1:10234#T" .

ODEHO³KRJH´

NHURDGGLWLRQDO,QIRUPDWLRQNHURJHQRW\SH'DWDKWWSZZZHELDFXNHIR()2B/&$'ODEHO³KRJH´PREFIX ensemblvariation: <https://github.com/simonjupp/ensembl-rdf/blob/master/ontology/ensembl̲variation̲ontology.owl#>
PREFIX faldo: <http://biohackathon.org/resource/faldo#>
SELECT ?position ?reference̲allele ?derived̲allele FROM <http://dbtss.dbcls.jp>

LC2ad̲snv.vcf

WHERE {
?exactposition faldo:reference <http://dbtss.hgc.jp/rdf/location/chromosome:GRCh38:17> .

3,469,946 行（ヘッダー除く）?exactposition faldo:position ?position .

761 MB?region faldo:begin ?exactposition .

FILTER (?position > 43044295 && ?position < 43125483)?snv faldo:location ?region .
?snv ensemblvariation:has̲allele ?allele .

LC2ad̲snv.ttl{?allele a ensemblvariation:reference̲allele .
?allele dc:identiﬁer ?reference̲allele .}145,454,332 行

UNION {?allele a ensemblvariation:derived̲allele .

7.5GB}?allele dc:identiﬁer ?derived̲allele .}ORDER BY ?position<http://dbtss.hgc.jp/rdf/location/chromosome:GRCh38:1:10234-10234:1> a faldo:Region;
rdfs:label "GRCh38 chr1:10234-10234 Forward";
faldo:begin <http://dbtss.hgc.jp/rdf/location/chromosome:GRCh38:1:10234:1>;
faldo:end <http://dbtss.hgc.jp/rdf/location/chromosome:GRCh38:1:10234:1>;
faldo:reference <http://dbtss.hgc.jp/rdf/location/chromosome:GRCh38:1>;
dc:identiﬁer "chromosome:GRCh38:1:10234-10234:1" .

positionreference̲allele

43044466

17:43044466#T

43044466
43045284

17:43044466#C
17:43045284#C

43045284
43045503

17:43045284#T
17:43045503#G

43045503
43045905

17:43045503#A
17:43045905#C

43045905
43046042

17:43045905#A17:43046042#G

43046042
43046682

17:43046042#A
17:43046682#A

43046682
43046717

17:43046682#G
17:43046717#G

43046717<http://dbtss.hgc.jp/rdf/location/chromosome:GRCh38:1:10234:1> a faldo:ExactPosition,
faldo:ForwardStrandPosition;
rdfs:label "GRCh38 chr1:10234 Forward";
faldo:position 10234;
faldo:reference <http://dbtss.hgc.jp/rdf/location/chromosome:GRCh38:1>;
dc:identiﬁer "chromosome:GRCh38:1:10234:1" .

43048012

17:43046717#A
17:43048012#G

43048012
43048972

17:43048012#A
17:43048972#C

43048972
43049361

17:43048972#A
17:43049361#A

43049361

まとめと今後の課題
これまで、NBDC/DBCLS の主催によるバイオハッカソンならびに RDF サミットを通じて開発・整備されてきた各種リソース（FALDO, Ensembl variation onotology, GFVO）を活用して、他センターのデータとの互換性のある RDF スキーマを設計した。
設計したスキーマにしたがい、肺腺癌由来細胞の変異データ（VCF）を RDF 化した。
今後の予定

謝辞

43049690

derived̲allele

17:43049361#C
17:43049690#C

43049690

17:43049690#G..
.

この研究は科学技術振興機構・バイオサイエンスデータベースセンターの統合化推進プログ
ラムから資金の援助を得て行われました。

参考文献
1) Ayako Suzuki et al. (2014) Aberrant transcriptional regulations in cancers: genome, transcriptome andepigenome analysis of lung adenocarcinoma cell lines. Nucleic Acids Res. 42:13557-13572 doi:
10.1093/nar/gku885
2) Jerven Bolleman et al. (2014) FALDO: A semantic standard for describing the location of nucleotide andFLADO 検索を容易にするようなモジュールの開発

protein feature annotation. bioRxiv doi: http://dx.doi.org/10.1101/002121

他グループ（徳永 G、Ensembl、ICGC 等）との連携

10.7717/peerj.933

3) Joachim Baran et al. (2015) GFVO: the Genomic Feature and Variation Ontology. PeerJ. 3:e933 doi:
Licensed under a Creative Commons 表示 2.1 日本 license (c)2015 河野信（ライフサイエンス統合データベースセンター）