表現型オントロジー
～バイオリソースのさらなる活用のために～
はじめに
「表現型:phenotype」とは「遺伝子型: genotype」に応じて生物が示す性質や特徴のことで、たとえば、花の色、種の形状、眼の色、体重、等の『形質』と、ピンク、シワ型、赤色、90kg、肥満というような具体的な『特徴（＝値)』との組み合わせで表現される。 「表現型」は、研究に利用するバイオリソースを選ぶ際に、遺伝子型と並んで重要な情報の一つであるが、統一的な記載がなされていないことが多く、データベース上で「表現型」情報を有効に活用することは難しかった。近年になってデータベース上で複雑な概念を扱うオントロジーの技術が発達したことで、「表現型」を概念構造として整理できるようになり、そのことによってさらに「表現型」と「医療疾患情報」との関連付けもできるようになってきた。本記事では、そのような動向を紹介してみたい。
表現型オントロジー
バイオインフォマティクス分野で初めてのオントロジーは、1995年に提唱されたGene Ontology (GO)であり、この方法論を表現型に持ち込んだのが表現型オントロジーである。かつて表現型をデータベース化する際には、表現型を説明する文章自体をデータ化して全文検索していたが、そこには「表記揺れ」という大きな問題があった。例えば、脱毛を呈するマウスを検索しようとしても、それぞれの文章には、hairless, bald, nude, alopecia, hair loss…等、実に多様な表現が使われており、網羅的検索はとても望めない状態であった。そこで、概念とラベルとを区別して、同義語を整理し、意味の類似性をIDのリンクで示し、語彙とその意味データベース的にまとめたのが表現型オントロジーである。最初の表現型オントロジーは、 Mammalian Phenotype Ontology (MP)で、ジャクソン研究所Mouse Genome Informatics (MGI)において、バイオリソースとしてのマウス系統の特徴を示すために作成された(文献1)。MGIでは2005年頃から表現型情報の全文検索を廃止し、MPとの対応付けによる整理を行った。その結果、既知のマウス系統の表現型による分類、表現型が類似する系統の網羅的検索などが可能になり、ポストゲノム時代の研究に大きく頁献した。表現型を示す語彙や概念は、生物種の研究コミュニティ毎に微妙に異なるので、分野毎に Human Phenotype Ontology (HPO) (文献2)、Zebrafish Phenotype Ontology (ZPO)(文献3)、 Worm Phenotype Ontology (WP) (文献4)なども作成されている。さらに、マニュアルのキュレーション及び機械推論処理を用いることで、これらのオントロジー語彙を生物種横断的に連結することが可能になり（図 1)、そのデータも公開されている。桝屋啓志理化学研究所 バイオリソースセンターマウス表現型知識化研究開発ユニットユニットリーダー特にHPOは、OMIM(Online Mendelian Inheritance in Man)やDisease Ontology (DO)とのリンクを有していて、疾患と表現型の関連性が示されている(文献5)。
疾患情報と表現型オントロジー
脊椎動物バイオリソースは、疾患モデル動物としての役割も大きい。ここで医学分野におけるオントロジーの動向を少し述べてみたい。医学分野でも情報共有は大きな課題であり標準病名リストを作成し、広く共有する努力が従来から行われてきたが、近年これに加えてHPOが大きく注目されるようになっている。医学分野では表現型は病名よりもさらに細かい「病態」や「検査結果」に対応する。病名は医師の診断により決定するが、HPOを用いることで、根拠となった病態や検査結果の情報共有が可能である。例えば、遺伝的な希少疾患には、「未診断疾患」と呼ばれるものがあり、症例が少ないために、症状が明確であっても病名がつかず、治療法開発が遅れるなどの問題があった。 X 1文献5より、生物種横断的な表現型語彙の関連付け（文献5より改変）左側に示される疾患は、複数の表現型語彙(HPO)によって、病態としてのトータルな特徴が示される。

1950年代に、1950年代に同じ、同様に複数の大学的には、1950年代に同じ、同じ、同じ、同じ、同じ、同じ、同じ、同じ、同じ、同じ一方、マウス系統に関しても、同様に複数の表現型語彙（MP）によってそのトータルな特徴が示される（右側）。中央に示す生物種横断的な語彙との関連付けにより、異なる生物の表現型のマッチグを行うことができ、疾患とモデル動物との関係性を示すことができる。 (http://genome.cshlp.org/content/24/2/340/F2.expansion.htmlより改変) NewsLetterに掲載されているあらゆる内容の無断転複製を禁じます。すべての内容は日本の著作権法、及び国際条約により保護されています。ユースレターのダウンロード先URL: shigen.nig.ac.jp/shigen/news/news.jsp原因遺伝子が判明すれば治療法開発に大きく近づけるのに、病名レベルの情報共有では未診断疾患自体の情報が埋もれてしまい、原因遺伝子の特定の障壁になっていた。HPOを用いた情報共有はそこに光をさすものであり、現在国立研究開発法人日本医療研究開発機構（AMED）では、未診断疾患イニシアチブ (Initiative on Rare and Undiagnosed Diseases : IRUD）を通して、HPOを用いた全国レベルでの希少疾患関連医療機関の情報ネットワークの作成を進めている(6)。
バイオリソースの有効活用に
向けた表現型オントロジーの役割
上記の未診断疾患の例も含め、表現型レベルでの疾患と相同性を示す実験動物は疾患モデルとして大きく貢献する。上に述べた通り、近年になってバイオリソース側でも表現型データを扱う情報技術基盤がようやく整いつつある。つまり、疾患⇒病態（ヒト表現型)⇒モデル生物表現型⇒遺伝子型⇒系統というつながりのデータの利用可能になりつつある。近年のオントロジーは、インターネット上でのデータ共有/データベース間連携の国際標準技術、Resource Description Framework (RDF)に基づいて構築されていて、上記のつながりを通じて世界中のバイオリソースとその関連情報を連携させていく動きも加速している。日本においても、NBDCがRDFを基盤にしたデータ共有を推進しており、我々の研究グループもこのプログラムの一つとして、 RDFを用いた国内バイオリソース表現型データ統合プロジェクト" J-phenome" (7)を行っている。J-phenomeでは、マウス、ラット、メダカ、ゼブラフィッシュ等のバイオリソース提供機関と連携して、表現型情報のオントロジーによるアノテーションを行い、RDFによるデータ統合を行って、 81 2 J-phenomeの概念図国内及び国外の表現型やバイオリソーデータベースと連携し、表現型データを収集。生物種やデータベースによって異なる表記やデータ形式の違いを、オントロジー及びRDFを用いたセマンティックWeb技術で吸収し、元のデータをさらに説明する「メタデータ」として公開することで、バイオリソース及び表現型データの利用を高めることを目指している。各リソース提供機関のオリジナルデータを国際標準方式で説明する「メタデータ」として公開を行っているほか、世界的な表現型データ統合プロジェクトである Monarch Initiative (8)や、国際マウス表現型解析コンソーシアム（International Mouse Phenotyping Consortium: IMPC）(9)との情報連携を開始しており、国内発のバイオリソースの有効活用の拡大に貢献していきたいと考えている（陝2)。また、上記のデータのリンクを通じて、各バイオリソースを疾患名、表現型名、表現型を示す器官組織名や遺伝子名で検索できるシステムを近日公開予定であるので、ぜひ参照していただきたい。■ (文献1) Smith CL et al. Genome Biol. 2005;6(1):R7 (文献2) Köhler S et al. Nucleic Acids Res. 2014 Jan;42:D966-74. (文献3) Robinson PN, Webber C.  PLoS Genet. 2014 Apr 3;10(4):e1004268. (文献4) Schindelman G et al. BMC Bioinformatics. 2011 Jan 24;12:32. (文献5) Robinson PN et al. Genome Res. 2014 Feb;24(2):340-8. (6) http://www.amed.go.jp/program/IRUD/ [ 7) http://jphenome.info (8) https://monarchinitiative.org (9) http://www.mousephenotype.org
WINDOWS10でもLINUX向けツールが利用可能に！後編
前回に引き続き、LINUX向けツールのインストール方法を紹介します。であるaptを利用す今回は、RNA-seqのマッが、スーパーコンバイルすることでできます。今回は、RNA-serv
シグに利用されるTopHatをインストールしてみます。
TopHatをコンバイルするためにいくつかの依存しているライブラリを
（平方） TopHatをsudo apt-get install −y q++ libboost-all-dev make j saedaSHOME: $ sudo apt-get install网1. apt-getコマンドによるイ必要なライブラリがインストールできたら、
TopHat [ https://ccb.jhu.edu/software/tophat/index.shtml ]をソースコードからコンバイルしてみましょう。以下の一連のコマンドを実行しますcurl -XGET https://ccb.jhu.edu/software/tophat/downloads/tophat-2.1.1.tar.gz • tophat-2.1.1.tar.gz ] tar xvzf tophat-2.1.1.tar.gz ] cd tophat-2.1.1 ] sudo ./configure i sudo make sudo make install ]バスワードを尋ねられた場合は、Bash on Ubuntu on Windowsの人
時に指定したバスワードを入力してください。インストール後、二入力してエンターを押し、以下のように表示されたら( 32 )ルは成功です
Contact Address
連絡先〒411-8540　静岡県三島市谷田1111国立遺伝学研究所生物遺伝資源センター TEL 055-981-6885 (山崎) E-mail：brnews@shigen.infoバイオリソース情報(NBRP) www.nbrp.jp/ (SHIGEN) shigen.nig.ac.jp/indexja.jsp (WGR) shigen.nig.ac.jp/wgr/ shigen.nig.ac.jp/wgr/jgr/jgrUrlList.jsp (JGR)网2. tophatコマンドの実行(ヘルプの表Bash on Ubuntu on WindowsでWindows上のファイルにアクセスする場合
し気を付けなければなりません。ドライブ名が[D:]の場合は [/mnt/d]となり例えば、 D:\Downloads\tophat-2.1.1.tar.gz ]は、Bash on Ubuntu on Windowsにアクセスする場合は/mnt/d/Downloads/tophat-2.1.1.tar.gz ]となります。筆者はWindows 10上でBash on Ubuntu on Windowsを用いてapt-getまたは
ソースからコンバイルしてツールをインストール･実行することに成功しました
これまでコマンドツールを利用するためにMacを利用していた方も多いと思いWindowsでも実行できるようになり、PC購入の際の選択肢が増えるか取ります。 (前田準結)
Editor's Note
表現型オントロジーの活用例として最近注目度が急上昇している
J-phenomeについて、生みの親である树屋リーダーに紹介していただきま
した。2005年に私がゼプラフィッシュのデータベースZFINを訪問した時した。2005年に位置するファットファットファットファンドを訪問した時
ちょうどphenotype and trait ontologyの構築中だったことを思い出します
が、概念構造とはいえ生物種を超えて共通のブラットフォームを作ることがいかに難しいかを感じています。J-phenomeで行われているような丁寧, 15歳です。こんなくても、アンテーションによって、今後ヒト疾患とモデル生物の関連性を高い精
示してくれることでしょう。お忙しいところで寄稿ありがとうござい
じょうほう通信[楽108回]