43 MoG+：生物医科学研究推進のためのマウスゲノム多型データベース
https://molossinus.brc.riken.jp/mogplus/
トーゴーの日シンポジウム2021○高田豊行1、臼田大輝1、櫛田達矢1、城石俊彦2、桝屋啓志1

NBRP中核機関「実験動物マウス」
・約9,000種類のマウス系統を維持、保存、提供（実験動物開発室）
遺伝子機能の解明と疾患の分子生物学的な理解に基づいて人類の健康増進と疾患の克服に貢献する
実験動物マウス（Mus musculus）
・哺乳動物のモデル生物であり、複数の亜種を含む複合種
・ゲノム編集をはじめとした各種遺伝子改変動物の作製と解析による、疾患、表現型研究に多用- ヒト疾患モデル
疾患と共通の症状、または共通の遺伝子変異を有する

1. 理研BRC統合情報開発室、2. 理研BRCセンター長室

ゲノム情報（塩基配列の計測情報）は、遺伝子、アミノ酸の配列のみならず、遺伝子発現やその制御機構（クロマチン、転写制御、エピジェネティクスなど）の理解に利用可能。また、細胞、ウイルスなどの存在、分布、生物種（内）の多様性の判定に有効。

実験動物マウスのゲノム情報は・生物多様性や進化、さらには様々な生命現象の理解のために重要な総合情報・医学生物学研究の戦略立案や、その効果的な遂行に必須
C57BL/6J
汎用系統

MSM/Ms日本産野生由来系統- 世界各地で捕獲された野生マウスに由来する系統
人類の遺伝的多様性とその役割を研究することが可能- 遺伝子改変マウス（ゲノム編集などによる）- 特定の細胞や分子に、蛍光、発光標識を導入して生命現象の可視化が可能- 部位特異的に遺伝子操作を行うことが可能で、細胞や組織、臓器における遺伝子機能が解析可能

次項に日本産野生由来系統のゲノム解析例を示す
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理研BRCから提供可能な実験動物マウス（例；野生由来近交系統）例）日本産野生由来系統のゲノム情報からわかること
C57BL/6J (B6)とMSM/Ms (MSM)の遺伝的多様性

マウスミシマバッテリー（マウス野生由来10系統）

T≒1 million years
M. m. domesticus



C57BL/6JSNPs ~ 0.82%







MSM/Ms
M. m. molossinus

日本亜種由来系統の全ゲノム解読とゲノム配列比較
B6
129P2
A/JNZONODkb

14.
et al. Genome Res. 201314

TakadaB6MSM
B6/

マウス基準系統のゲノムの一部は日本亜種由来であり、マウス基準系統を特徴づける疾患感受性や体質の表現型の多くは、日本亜種由来のゲノム多型が原因となっている可能性が高い

The Mishima battery since 1970’s(established by Dr. Moriwaki and his colleagues)

マウス系統間でみられる表現型の責任遺伝子同定にマウス系統間のゲノム多型情報は必須

データベース化

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実験動物マウスのゲノム情報、系統間ゲノム多型情報のデータベース、MoG+（2019年に遺伝研より移管、刷新して2020年に公開）
概要
データベースに付帯する各種機能、データダウンロードページ、チュートリアルなどのリンク

1. 疾患関連情報とモデルマウス検索機能の強化
遺伝子情報（遺伝子記号「Wnt4」の検索結果）
遺伝子情報へのリンク

他の公共DBへのリンク

ヒト疾患関連遺伝子、遺伝子機能情報へのリンク

理研BRCから供出可能 遺伝子のある染色体上のマップ
なマウス系統のリスト へのリンクと塩基配列の取得

遺伝子記号をクエリにして検索し、遺伝子情報を取得
遺伝子記号をクエリにして検索し、マウス系統検索結果を取得

染色体上の位置情報をクエリにしてマップ情報を取得

ミシマバッテリー
Adam & Eveの地理的分布
ミシマバッテリー系統の解説
関連リンク

遺伝子の詳細情報と塩基配列比較などへのリンク（重要）日本人ゲノム多型とその頻度、疾患との関連性のデータベース

マウス系統の検索結果（理研BRCから供出可能な系統を表示）

TogoVarの情報にリンク（日本人の疾患関連ゲノム多型）
塩基レベルの相互比較困難

参照: https://togovar.biosciencedbc.jp/?term=WNT4

将来、ヒトーマウスで比較可能な疾患関連多型情報を掲載
NBRP中核機関「実験動物マウス」
9,000種以上のマウス系統を維持、保存、提供（実験動物開発室） して疾患研究に最適な実験用マウス系統の選択をアシスト

マウスミシマバッテリー（マウス野生由来10系統）のゲノム多型を搭載> 45,000,000 SNP/short indel loci, dbSNPと比較可能

研究に最適なバイオリソースの提案
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2. 疾患や表現型の原因となるゲノム多型探索機能の強化（VariantTableアプリケーションを使った塩基多型の検索例）強化されたMoG+のゲノム多型探索機能の例

intron系統の選択、遺伝子領域、遺伝子シンボルで検索

塩基配列と多型情報

遺伝子シンボル＆遺伝子領域で検索

塩基多型の座標情報

exon

B6系統
（参照配列）

座標の選択でMap に移動します
塩基多型の比較情報

MSM/Msのリード情報

B6
MSM
バリン -> イソロイシン

リードの厚みと塩基置換の分布を直接目視で確認できるため、塩基多型の信頼性を検討できる

VariantTableの特徴

検索結果例）Wnt4

1. ユーザーが多型を観察したい領域や遺伝子は、ゲノム領域を指定するか、遺伝子記号を検索クエリとして入力
2. 検索結果のカラムには、遺伝子、mRNAおよびCDSの各領域が確認可能
3. 座標をクリックすることで、配列のマップに移動して、周辺配列を観察可能
4. 遺伝子の詳細画面では、ミシマバッテリーとリファレンス（C57BL/6）の塩基およびアミノ酸配列の比較が可能

ミシマバッテリー、リファレンス（C57BL/6）、36種の汎用系統が選択可能

疾患や表現型の原因多型の探索、ゲノム編集の設計などに活用できる

疾患研究コミュニティに提供する情報の高精細化
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3. 最新のゲノム多型情報などコンテンツのアップデートに注力
最新のゲノム多型情報の追加 - ゲノム構造多型について -ゲノム長鎖解読を行う必要性、意義

理研BRCから提供可能な実験動物マウスの長鎖解読によるゲノム情報整備
平成28年度 AMED - NBRP

[従来は困難だったゲノム構造多型の観測が可能に!]

ゲノム情報等整備事業「1分子リアルタイムDNAシーケンサーによるMSM/Ms系統のリシーケンスと公開」
平成29年度 AMED - NBRP

ゲノム情報等整備事業「日本産愛玩由来JF1/Ms系統の高精度ゲノム情報整備」
令和2年度 AMED - NBRP

ゲノム情報等整備事業

従来法
新しい方法

「日本産疾患モデルマウス系統の長鎖解読によるゲノム情報整備」【新技術の導入】 PacBio社製長鎖ゲノム解析機器の活用 [PCR不要、高品質な10kb超の平均リード長、40kb超の最大リード長]（イルミナ社HiSeq等のリード長は数百bp)【目的】 構造多型を考慮した正確なゲノム配列を決定し、「正しい参照配列」を整備、ユーザーが利用しやすい形で公開する。

イメージ【結果】 これまでに、MSM/MSおよびJF1/Msについて、マウス参照配列のゲノム配列長に相当するコンティグ情報を得て、配列情報を公開。

MoG+にゲノム構造多型の可視化機能を追加予定
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まとめ
MoG+は「実験動物マウス」の野生由来10系統の全ゲノムと塩基多型情報を搭載（公共データとの比較情報を含む）バイオリソースの付加価値向上、ヒト疾患研究へのさらなる貢献、研究コミュニティの研究効率の向上（経費、時間、労力などの削減）のため、継続した機能向上とデータの追加を行っている。
1. 疾患関連情報とモデルマウス検索機能の強化
2. 疾患や表現型の原因となるゲノム多型探索機能の強化
3. 最新のゲノム多型情報などコンテンツのアップデートに注力
今後は、ヒトとマウスの全ゲノム配列情報を対象にして、シンテニーを考慮したオルソログの同定を行い、アライメントレベルでヒト疾患関連ゲノム多型とマウスゲノム多型の相互比較が可能な機能を開発する。また、 MoG+で公開しているゲノム多型情報のRDF化による機械可読化を推進する。

謝辞
豊田 敦
野口英樹

国立遺伝学研究所比較ゲノム解析研究室/国立遺伝学研究所先端ゲノミクス推進センター
情報・システム研究機構データサイエンス共同利用基盤施設ゲノムデータ解析支援センター/ 国立遺伝学研究所先端ゲノミクス推進センター
福多賢太郎 情報・システム研究機構データサイエンス共同利用基盤施設ゲノムデータ解析支援センター
近藤伸二
情報・システム研究機構データサイエンス共同利用基盤施設ゲノムデータ解析支援センター/ 国立遺伝学研究所先端ゲノミクス推進センター
川本祥子
国立遺伝学研究所系統情報研究室
三橋 信孝
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（ＮＢＤＣ）
片山 俊明
情報・システム研究機構 データサイエンス共同利用基盤施設/ライフサイエンス統合データベースセンター
川島 秀一
情報・システム研究機構 データサイエンス共同利用基盤施設/ライフサイエンス統合データベースセンター
吉木 淳
理化学研究所バイオリソース研究センター 実験動物開発室

国立遺伝学研究所先端ゲノミクス推進事業
科研費・特定領域｢ゲノム」支援
NBRPゲノム情報等整備プログラム
情報・システム研究機構新領域融合プロジェクト(生命システム)6

国立遺伝学研究所DNA Data Bank of Japan (DDBJ) スパコン

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