長鎖型シークエンスに基づくハプロタイプカタログ構築と異なるクラウド拠点間での横断的バッチジョブシステム試験実装
長﨑正朗(九州大学・生体防御医学研究所　高深度オミクスサイエンスセンター　バイオメディカル情報解析分野)

ヒトゲノム情報についてシークエンス技術の開発により爆発的に出力される情報が増えてきている。我々は、複数拠点間にわたる計算資源、ストレージを効率的に運用するにおいて出てくる課題に対し上の一部の情報についての試験的な解析を円滑に行うことを「ハイブリッドクラウド構築とゲノム情報解析の効率的な運用に関した研究 (令和2－3年度 jh200047-NWH,jh210018-NWH)」において進めまた論文として成果を報告した (Tanjo et al Journal of Human Genetics 2021, Nagasaki et al Human Genome Ver 2023)。一方、近年、長鎖型法 (1つのDNA断片の読み取り長が15,000塩基以上)により全ゲノムデータの取得が進められている。申請者も令和4年度においては50検体、令和5年度においては100検体の長鎖型シークエンサの情報（低深度）を取得し、これらの情報を鋳型として用いることで、ハイブリッドクラウド内において、短鎖型法(1つのDNA断片の読み取り長が約300塩基)で取得された約5,000人の全ゲノム情報との統合解析を進め構造多型のパネルの構築を進めた(「ハイブリッドクラウドを用いたゲノム情報に基づく構造多型パネルの構築とアノテーション(jh220014, jh230016)」)。令和4、5年度においては、鋳型とする長鎖型シークエンスの情報取得コストが高額であることから、ヒトゲノム全長の被覆深度は平均して10x程度（低深度）であり、特に長い遺伝子等については扱いが難しいという課題があった。そこで、本研究課題では、独自に取得した高深度の日本人の長鎖型シークエンス情報と海外の長鎖型シークエンス情報を統合して鋳型として用いることで、国内外の集団における遺伝子全長の配列をより高精度で取得整備することを目的とする。また、これらの情報は公開可能なヒトゲノム情報であることから、いままで構築をすすめてきているCPUとGPU電算資源双方を必要とするハイブリッドクラウドについて課題であった複数のパブリッククラウドを横断的に電算機資源としてシームレスに利用することを目指す。これにより日本人の遺伝子の集団としての特性、また、疾患研究に資する遺伝子のより精密なハプロタイプパターン理解、さらに、ゲノムサイエンスにおける解析環境構築のリファレンス実装を進めていく。

研究紹介ポスター／最終報告書

(1) 学術論文 （査読あり）
[]Kouyuki Hirayasu, Seik-Soon Khor, Yosuke Kawai, Mihoko Shimada, Yosuke Omae, Gen Hasegawa, Yuko Hashikawa, Hiromu Tanimoto, Jun Ohashi, Kazuyoshi Hosomichi, Atsushi Tajima, Hiroyuki Nakamura, Minoru Nakamura, Katsushi Tokunaga, Rikinari Hanayama, Masao Nagasaki, Identification of the hybrid gene LILRB5-3 by long-read sequencing and implication of its novel signaling function, Frontiers in Immunology, 15
[]Yuki Hitomi, Kazuko Ueno, Yoshihiro Aiba, Nao Nishida, Michihiro Kono, Mitsuki Sugihara, Yosuke Kawai, Minae Kawashima, Seik-Soon Khor, Kazuhiro Sugi, Hirotaka Kouno, Hiroshi Kohno, Atsushi Naganuma, Satoru Iwamoto, Shinji Katsushima, Kiyoshi Furuta, Toshiki Nikami, Tomohiko Mannami, Tsutomu Yamashita, Keisuke Ario, Tatsuji Komatsu, Fujio Makita, Masaaki Shimada, Noboru Hirashima, Shiro Yokohama, Hideo Nishimura, Rie Sugimoto, Takuya Komura, Hajime Ota, Motoyuki Kojima, Makoto Nakamuta, Naoyuki Fujimori, Kaname Yoshizawa, Yutaka Mano, Hironao Takahashi, Kana Hirooka, Satoru Tsuruta, Takeaki Sato, Kazumi Yamasaki, Yuki Kugiyama, Yasuhide Motoyoshi, Tomoyuki Suehiro, Akira Saeki, Kosuke Matsumoto, Shinya Nagaoka, Seigo Abiru, Hiroshi Yatsuhashi, Masahiro Ito, Kazuhito Kawata, Akinobu Takaki, Kuniaki Arai, Teruko Arinaga-Hino, Masanori Abe, Masaru Harada, Makiko Taniai, Mikio Zeniya, Hiromasa Ohira, Shinji Shimoda, Atsumasa Komori, Atsushi Tanaka, Kazuyoshi Ishigaki, Masao Nagasaki, Katsushi Tokunaga, Minoru Nakamura, 2024, A genome-wide association study identified PTPN2 as a population-specific susceptibility gene locus for primary biliary cholangitis, Hepatology, 80 (4), 776-790
[]Takeo Naito, Ryuya Osaka, Yoichi Kakuta, Yosuke Kawai, Seik-Soon Khor, Junji Umeno, Katsushi Tokunaga, , Hantsue Ishibashi-Ueda, Tsutomu Tomita, Michio Noguchi, Ayako Takahashi, Yu-ichi Goto, Sumiko Yoshida, Kotaro Hattori, Ryo Matsumura, Aritoshi Iida, Yutaka Maruoka, Hiroyuki Gatanaga, Masaya Sugiyama, Satoshi Suzuki, Kengo Miyo, Yoichi Matsubara, Akihiro Umezawa, Kenichiro Hata, Tadashi Kaname, Kouichi Ozaki, Haruhiko Tokuda, Hiroshi Watanabe, Shumpei Niida, Eisei Noiri, Koji Kitajima, Yosuke Omae, Reiko Miyahara, Hideyuki Shimanuki, Yosuke Kawai, Katsushi Tokunaga, Hiroshi Nagai, Yusuke Shimoyama, Rintaro Moroi, Hisashi Shiga, Masao Nagasaki, Yoshitaka Kinouchi, Atsushi Masamune, 2024, Genetically Predicted Higher Levels of Caffeic Acid Are Protective Against Ulcerative Colitis: A Comprehensive Metabolome Analysis, Inflammatory Bowel Diseases, 30 (12), 2440-2448
[]Masao Nagasaki, Kouyuki Hirayasu, Seik-Soon Khor, Ryoko Otokozawa, Yayoi Sekiya, Yosuke Kawai, Katsushi Tokunaga, 2025, JoGo-LILR caller: Unveiling and navigating the complex diversity of LILRB3-LILRA6 copy number haplotype structures with whole-genome sequencing, Human Immunology, 86 (3), 111272
[]Yuki Mori, Elon H. C. van Dijk, Masahiro Miyake, Yoshikatsu Hosoda, Anneke I. den Hollander, Suzanne Yzer, Akiko Miki, Li Jia Chen, Jeeyun Ahn, Ayako Takahashi, Kazuya Morino, Shin-ya Nakao, Carel B. Hoyng, Danny S. C. Ng, Ling-Ping Cen, Haoyu Chen, Tsz Kin Ng, Chi Pui Pang, Kwangsic Joo, Takehiro Sato, Yasuhiko Sakata, Atsushi Tajima, Yasuharu Tabara, , Takeo Nakayama, Akihiro Sekine, Shinji Kosugi, Kyu Hyung Park, Fumihiko Matsuda, Kenji Yamashiro, Shigeru Honda, Masao Nagasaki, Camiel J. F. Boon, Akitaka Tsujikawa, Genome-wide association and multi-omics analyses provide insights into the disease mechanisms of central serous chorioretinopathy, Scientific Reports, 15 (1)
(2) 国際会議プロシーディングス （査読あり）
該当なし
(3) 国際会議発表（査読なし）
[]Masao Nagasaki, "JoGo", The Barbados meeting on Pangenome graphs: tools and applications, Bellairs Barbados, January, 2025
[]Masao Nagasaki, Kouyuki Hirayasu, Seik Soon Khor, Ryoko Otokozawa, Yayoi Sekya, Yosuke Kawai, Katsushi Tokunaga, "JoGo-LILR Caller: Unveiling and Navigating the Diversity of LILRB3-LILRA6 Copy Number Structures with Whole-Genome Sequencing", 50th ASHI Annual Meeting, California US, October, 2024
(4) 国内会議発表（査読なし）
[]Masao Nagasaki, "JoGo", Graph Summit 2025, Okinawa, March, 2025
[]長﨑 正朗, 河合 洋介, "JoGo: Japanese Open Genome and Omics Platform 1.0に向けた取り組みについて", トーゴーの日シンポジウム2024, 東京, October, 2024
[]長﨑 正朗, "ハイブリッドクラウドを用いたゲノム情報に基づく構造多型パネルの構築とアノテーション", 学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点 第16回シンポジウム, オンライン(東京), July, 2024
[]Masao Nagasaki, "High-Resolution Genomics and Omics Integrative Analyses of NCVC Biobank Dataset Towards Discovery of Cardiovascular Disease-Related Factors", Yonsei University and NCVC Collaborative Conference for Cardiomyopathy Genomics, Osaka, June, 2024
[]長﨑 正朗, "オミクスサイエンスセンター大規模情報解析統合システム開発", 先駆的科学計算に関するフォーラム2024, Fukuoka, May, 2024
(5) 公開したライブラリなど
該当なし
(6) その他（特許，プレスリリース，著書等）
該当なし