日本でのBeaconサービスの提供
http://humandbs.biosciencedbc.jp/beacon/api
http://dbtss.hgc.jp/cgi-bin/ucscBeacon/query
ライフサイエンス統合データベースセンター/
バイオサイエンスデータベースセンター

バイオサイエンスデータベースセンター

バイオサイエンスデータベースセンター

バイオサイエンスデータベースセンター

ライフサイエンス統合データベースセンター/
バイオサイエンスデータベースセンター

河野 信

三橋 信孝

宮崎 和典

川嶋 実苗

箕輪 真理
バイオサイエンスデータベースセンター/
DDBJ

（株）
ダイナコム

東大院・新領域

東大院・新領域

若栗 浩幸

鈴木 穣

菅野 純夫

高木 利久

要旨
近年ゲノム解析のコストが減少したため、個人や細胞株を対象としたゲノムシーケンスが盛んに行われるようになった。このようなデータを幅広く応用するためには、特定の変異を持ったゲノムデータがどこにあるのか、を安全に共有する仕組みが必要となる。国際的に臨床情報やゲノムデータを共有することを目的としてGlobal Alliance for Genomics and Health (GA4GH)が組織され、その中のひとつの取り組みとしてBeaconプロジェクト（Fig. 1）が進められている。これは、特定のゲノム位置に特定の塩基を持つデータが存在するかをヒトゲノムデータを有するデータベースに対して問い合わせ、その結果をYesもしくはNoで返すというものである。GA4GHではBeaconで交換するデータの標準化を行い、世界中に分散しているヒトゲノムデータベースを横断的に検索可能とするBeacon Networkを構築している。今回、KERO (Kashiwa Encyclopedia of Regulatory Omics) データベースに収録されている26種類の肺腺がん細胞株の変異データならびにバイオサイエンスデータベースセンター（National Bioscience Database Center）が提供するNBDCヒトデータベース（Fig. 2）の非制限公開データを対象としてBeaconサーバーを実装したので報告する。
GA4GH は世界中のゲノム情報ならびに医療情報を安全に共有することを目的として 2013 年に発足した。2016 年 9 月現在、42 の国と地域から 433 の機関 ( 日本からは 14 機関 ) が参加しており、その内訳も病院から公的研究機関、患者団体、製薬企業や IT 企業など多岐にわたる。GA4GH ではデータ共有実現のための 4 個のワーキンググループ (Clinical WG, Data WG, Regulatory and Ethics WG, Security WG) と3 個の実証プロジェクト (Beacon Project, BRCA Challenge, Matchmaker Exchange)が進められており、このうち本発表では Beacon Project の日本での実装結果について報告する。

Fig. 1 GA4GH Beacon Project

NBDC ヒトデータベースは、ヒトに関するデータの共有や利用を促進するために、個人情報に配慮しつつさまざまなデータ ( ゲノム配列や画像等 ) を共有するためのプラットフォームである。データ登録者は適切な倫理審査・インフォームドコンセントの元で取得されたデータを登録申請し、NBDC の審査を経て論文等に記載可能な ID 番号が発行される。データの共有方法としては、一般公開され誰でもデータにアクセス可能な非制限公開と、データにアクセスするために申請・審査が必要な制限公開があり、制限公開データはその機微性によってさらに Type I と Type II に分かれる。本発表では Beacon 用のデータとして NBDC ヒトデータベースの非制限公開データを用いた。

Fig. 2 NBDC ヒトデータベース

中段の “Search NBDC Human Database Beacon for Alternative Alleles” から Beacon 検索が可能。
http://humandbs.biosciencedbc.jp/

http://genomicsandhealth.org/work-products-demonstration-projects/beacon-project-0

方法

Table 1 Beacon データに使用した肺腺がん細胞株データセット

結果◎ Beacon 用データの作成◎ web APIKEROデータベースに登録されている、肺腺がん細胞株26種の変異データ

APIから直接検索した場合、結果フォーマットを指定しない場合は、JSON形（Table 1）、ならびにNBDCヒトデータベースに登録されている非制限式で結果が返ってくる（Fig. 3）。”format=text”パラメータを渡すことで、公開データセットのうち、変異の情報が登録されているもの（Table 2）

クエリ変異が存在するかしないかのみをtrue/falseの形式で結果を返す。

を対象とした。
KEROのデータ（VCF形式）は直接、ヒトデータベースのデータ（テーブル形式）は一度BED形式ファイルに変換し、UCSCが提供しているBeacon用データ作成プログラム（https://github.com/maximilianh/メタデータucscBeacon）にて、1) 染色体番号、2) 染色体上の位置、3) 検出されたアレル、の情報をSQLiteに格納した。
◎ Beacon サーバーの実装

Table 2 Beacon データに使用した NBDC ヒトデータベースデータセット
クエリ

UCSCから提供されているBeaconサーバープログラム（https://github.com/maximilianh/ucscBeacon）をKEROならびにNBDCのサーバー上に実装した。また、このAPIを利用してウェブブラウザ上で操作可能なGUIインターフェイスを開発し、実装を行った。

レスポンス◎ 検索方法
BeaconサーバーのAPIに直接アクセスする場合には、Fig. 3 An example of JSON

http://humandbs.biosciencedbc.jp/beacon/api/query

http://humandbs.biosciencedbc.jp/beacon/api/query?reference=GRCh37&chromosome=12&position=112241766&allele=A

http://dbtss.hgc.jp/cgi-bin/ucscBeacon/query◎ GUI インターフェイス

以下に、Table 3に示すパラメータを渡すことで検索が可能である。
http://humandbs.biosciencedbc.jp/beacon/api/queryにパラメータを渡さずにアクセスするとヘルプが 、Hum0014.v4の上段と下段ではリファレンスとして使用してい るゲノムのバージョンが異なる(上段は GRCh37、下段は GRCh36)。

GUIによる検索結果を Fig. 4 に示した。GUIでの検索はすべてのデータセットに対して実行され、もしデータセット中に検索したアレルが存在していれば

http://humandbs.biosciencedbc.jp/beacon/api/info”Found”と表示され、存在していなければ”Not Found”と表示される。ここかにアクセスすると、Beaconサーバーから検索可能なデータセットの情報らリンクをたどって検索でヒットした変異を持つデータセットを入手することが得られる（KEROの場合も同様）。

が可能である。

また、このAPIを利用してNBDCヒトデータベースではBeaconのGUI検索◎ Beacon Networkインターフェイスも提供している（Fig. 2）。ここでは、左側のボックスでリファレンスゲノムのバージョンを選択し、右側のボックスに”染色体GA4GHが世界中のBeaconサーバーを横断的に検索するBeacon Networkを番号:染色体上の位置 アレル”の形式で検索したいアレルとゲノム上の位置構築している（Fig.

を指定する（例:12:112241766 A）。

的な検索が可能となった。

5）。NBDCもこれに参加し、世界中のゲノムDBと統合

Table 3 検索時に指定するパラメータ

Fig. 4 GUI 検索の結果データセットにクエリのアレルが存在すると” Found” と表示される* 必須項目結論・肺腺がん細胞株26種、ならびにNBDCヒトデータベースに登録されている非制限公開データの変異情報について、Beacon検索の実装を行った。
・すべての配列を明らかにすることなく特定のアレルのみを検索可能なため、機微情報を保護しつつ検索できる。

今後の展望・制限公開データへの適用
データ利用申請をする前に、目的のデータがデータセッ
ト中にあるか知ることが可能

Fig. 5 Beacon Networkhttps://beacon-network.org/

Licensed under CC-BY 4.0 ©2016 Shin Kawano (DBCLS)