平成26年度
ライフサイエンスデータベース統合推進事業
統合化推進プログラム

ゲノムとフェノタイプ・疾患・医薬品の統合データベース
京都大学化学研究所

金久 實
2014年6月2日 キックオフミーティング©2014 金久 實(京都大学) licensed under CC表示2.1日本

研究開発の目標・ねらい
KEGG MEDICUS
ヒトゲノム
病原体ゲノム体内メタゲノム
環境メタゲノム

KEGG DISEASE
Signature moudles
Interaction units

KEGG DRUG
Drug groups
Interaction units

医薬品添付文書JAPIC (Japan)
DailyMed (USA)

医療･創薬研究開発
実用化
医薬品情報サービス• ゲノム情報を有効利用するためのトランスレーショナルバイオインフォマティクスリソース
KEGG MEDICUS をさらに発展させた開発を行う。
H23-H25: 研究者コミュニティと社会との架け橋
H26-H28: 研究者コミュニティのトランスレーショナル研究を推進• ゲノムとフェノタイプとの関連、とくに疾患との関連を理解するために、個々の遺伝子だけでなく、複数の遺伝子から構成された機能モジュール、さらには遺伝子、タンパク質、環境因子、医薬品等から構成された相互作用ユニットに関する知識をデータベース化する。

ゲノムデータの社会的価値
ヒトゲノム

医薬品の作用・副作用（個別化医療）

病原体ゲノム

病原性・薬剤耐性

メタゲノム？

遺伝子セットReprogramming

Breast cancer

Methicillin resistance

OCT4 (K09367)
SOX2 (K16796)
MYC (K04377)
KLF4 (K17846)

BRCA1 (K10605)
BRCA2 (K08775)

mecR1 (K02547)
mecI (K02546)
mecA (K02545)
KEGG module M00625

モジュールと相互作用ユニット
KEGG モジュール

Disease 相互作用ユニット

Drug 相互作用ユニット

M00095 Mevalonate pathway
K00626 K01641 K00021 K00869(K00938,K13273) K01597 K01823

H00155 Hypercholesterolemia
K12473 LDLRC00187 Cholesterol
D02258 Atorvastatin

D02258 Atorvastatin
K00021 HMGCR
K17689 CYP3A4
K05043 SLCO1B
K12473 LDLR

map00900 テルペノイド骨格の生合成

K17689 CYP3A4

K00021 HMG-CoA 還元酵素
map00100 ステロイドの生合成代謝酵素 阻害K05043 SLCO1B
トランスポーター

標的分子D02258 アトルバスタチン（リピトール）
C00187 コレステロール
map00120 一次胆汁酸の生合成
map00121 二次胆汁酸の生合成
map04976 胆汁の分泌治療薬
LDL

ゲノムバイ
オマーカー

H00155 高コレステロール血症
病因遺伝子

K12473 LDLR

疾患情報のデータベース: 疾患エントリ（1-1） ゲノム（ヒトゲノム、病原体ゲノム、体内細菌叢メタゲノムなど）と疾患をつなぐ KEGG DISEASE の内容を充実させる
KEGG DISEASE 疾患エントリの内容ENTRY
H番号識別子NAME
疾患名、別名を含む
DESCRIPTION 疾患の簡単な説明文
CATEGORY
疾患カテゴリPATHWAY
KEGGパスウェイへのリンク
GENE
既知の病因遺伝子CARCINOGEN 発癌物質
ENV_FACTOR その他の環境因子
PATHOGEN
病原体
GENE
病原性・薬剤耐性のモジュールあるいは遺伝子
MICROBIOME 疾患に関連したミクロビオームの特徴
MARKER
代表的な診断マーカー
DRUG
代表的な治療薬
COMMENTDBLINKSREFERENCE

コメント
外部データベースへのリンク
文献情報

疾患情報のデータベース： 病原性・薬剤耐性のモジュール（1-2） ゲノムから病原性や薬剤耐性等のフェノタイプを特徴づける遺伝子セット（モジュール）を集積する
EHEC pathogenicity signature, Shiga toxin
M00363 = K11006+K11007

Methicillin resistance
M00625 = K02547 K02546 K02545

M番号 – KEGG module の識別子
K番号 – KEGG Orthology (KO) の識別子
M番号はK番号の論理式で表現医薬品情報のデータベース: ２つの統合（2-1） 医薬品情報、疾患情報、ゲノム情報の統合を進め、医薬品添付文書との統合を継続する
KEGG DRUG 有効成分

JAPIC 医薬品添付文書• D番号識別子• 一般名、商品名• 化学構造その他の構造情報• 様々な医薬品分類情報• 添付文書(独自に処理したデータ)• 併用禁忌・併用注意の相互作用• 添加物• 商品一覧（先発品・後発品）• 効能･効果、適応症

KEGG DISEASE• 標的分子と関連パスウェイ• 代謝酵素、トランスポーター• CYP誘導・阻害など• ゲノムバイオマーカー
投与の条件（抗悪性腫瘍薬等）
投与注意（poor metabolizer等）

ヒトゲノム
病原体ゲノム医薬品情報のデータベース: 医薬品のオーソロググループ（2-2） 様々な意味合いで（とくに相互作用の観点から）医薬品機能が同一とみなした医薬品グループのデータベースを開発する
薬１薬２

薬３

標的分子代謝酵素
トランスポーター
ゲノムバイオマーカー標的分子代謝酵素
トランスポーター
ゲノムバイオマーカー
・・・・

遺伝子多型

相互作用
PD: pharmacodynamic
PK: pharmacokinetic
グループの例

遺伝子多型• 基本化学構造• 標的分子• CYP基質• CYP誘導・阻害

添付文書がある医薬品
添付文書がない医薬品
添付文書記載の相互作用

グループ１

グループ２

推定される相互作用

統合インターフェース（3） KEGG MEDICUS を利用して、ゲノムの情報から疾患・医薬品に関する知見を得るための KEGG Mapper ツールを開発する
医薬品リストKEGG DRUG

医薬品間相互作用を検出（開発済み）

病原体ゲノムKEGG MODULE

病原性、毒性
薬剤耐性を推定

個人ゲノム
腸内細菌メタゲノム

KEGG DISEASE
KEGG MODULE

疾患の理解
医薬品の開発KEGG DRUG

医薬品の作用・副作用を推定

CYP遺伝子多型

課題と対策• トランスレーショナル研究の情報基盤を開発するだけでなく、我々自身でどこまで社会的価値を生み出す部分に関与するか→ KEGG お薬手帳の開発は本プログラムでは行わない
個別化医療と感染症対策で有用なリソース開発を行う• ゲノムと医薬品の相互作用情報を個別化医療で活用できるようにするためには、遺伝子多型の情報が必要→ 遺伝子と多型のタイプのみ蓄積し、詳細は ClinVar など他のデータベー
スへのリンクとする• 病原菌の薬剤耐性については、遺伝子の有無によるモジュールだけでは不十分で、遺伝子多型との関連が必要→ 多型遺伝子の同定は行うが、その詳細には立ち入らない
NCBI が CDC や FDA と協力して進めている Pathogen Project と連携し、モジュールの有効性を検証

KEGG MEDICUS のデータ一覧
名称件数

概要

KEGG DISEASE

1,359 単一遺伝子疾患・多因子性疾患と遺伝要因・環境要因との関連、感染症疾患と病原体ゲノムとの関連を蓄積した疾患データベース、本研究で新たに病原体ゲノムから病原性や薬剤耐性に関与する遺伝子セットを定義しシグネチャーモジュールとして追加

KEGG DRUG

10,084 日米欧で使われている医薬品の有効成分を網羅的に集積し、標的分子や代謝酵素など分子ネットワーク情報を付与した医薬品データベース、本研究でゲノムバイオマーカーの情報を充実

KEGG DGROUP

同一効能、類似効能、その他の医薬品グループのデータベース、本研究で新規に開発

KEGG ENVIRON

849 生薬その他健康に関与する天然物を蓄積したデータベース、各国での承認薬に限定した KEGG DRUG を補完

JAPIC 添付文書

24,913 日本の医療用・一般用医薬品添付文書（財団法人日本医薬情報センターとのライセンス契約によりウェブ公開のみ可能、FTP公開や再配布は禁止されている）
2014年4月15日現在•••

すべてはウェブで公開 （http://www.kegg.jp/kegg/medicus/ ）JAPIC 添付文書以外は FTP でも公開 （ftp://ftp.genome.jp/pub/kegg/medicus/）
本研究終了時には FTP データをすべて NBDC アーカイブに提供