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国际连携によるがん全ゲノムの大规模解析 -次世代のがんゲノム医疗の解析基盘构筑に贡献- 研究成果

掲载日:2020年2月6日

本研究で同定した全ゲノム上での各种がんの変异?异常数

 理化学研究所(理研)生命医科学研究センターがんゲノム研究チームの中川英刀チームリーダー、东京大学医科学研究所健康医疗データサイエンス分野の井元清哉教授らを含む国际共同研究グループは、38种类のがんについて、2,800例以上の全ゲノムシーケンス解析[1]を行った结果、4,600万个を超える変异?异常を同定し、その特徴を明らかにしました。本研究は、国际的连携による全ゲノムがん种横断的解析プロジェクト(笔颁础奥骋)[2]の一环として行われ、これまでで最も网罗的かつ详细ながんゲノム情报の解析となりました。
 本研究によるゲノム解析基盘の手法とデータ?结果は、次世代のがんゲノム医疗や研究における解析基盘の构筑に贡献すると期待できます。
 今回、笔颁础奥骋では、38种类、2,800例以上に及ぶがんの全ゲノム塩基配列(シーケンス)情报を収集しました。东京大学医科学研究所のスーパーコンピュータ「厂贬滨搁翱碍础狈贰」を含む世界10カ所のデータセンターを连结し、标準化された高精度のゲノム解析手法を构筑した上で、がん全ゲノムシーケンスの大规模解析を行いました。その结果、非コード领域[3]の変异、大きなゲノム构造异常[4]、ミトコンドリアゲノム[5]异常など、合计4,600万个以上の変异?异常を同定、それらの特徴を明らかにすることで、これまでで最も网罗的かつ详细ながんゲノムマップ[6]を作成しました。
 本研究は、科学雑誌『Nature』(特集号)の掲载に先立ち、オンライン版(2月6日付:日本时间2月6日)に掲载されました。

<补足説明>

[1] 全ゲノムシーケンス解析
次世代シーケンサーを使って、个人(约30亿塩基対)やがんの全ゲノム情报を解読し、塩基配列の违いや変化を同定すること。データが大量になるため、大型计算机を使って情报解析を行うのが一般的である。タンパク质をコードする1~2%の范囲のエクソンだけでなく、遗伝子の発现を制御するゲノム领域の変异やさまざまな构造异常(大きなゲノム配列异常)も検出可能で、究极のゲノム解析手法といえる。がんの场合は、がんの顿狈础と同一患者由来の正常顿狈础の全ゲノムシーケンス解析を行い、その差分を调べる。超大量の情报を扱うため、多大な労力と时间を要し、高度な数学や统计学、遗伝学、情报工学の知识と技术が必要である。この情报解析の方法によって、変异の结果が大きく异なる场合があるため、解析の标準化が求められている。

[2] 全ゲノム横断的がん解析プロジェクト(PCAWG)
滨颁骋颁/罢颁骋础内のがんの全ゲノムシーケンス解析のデータを集积し、滨颁骋颁/罢颁骋础の共同作业にてがんの横断的(笔补苍颁补苍肠别谤)解析を行うプロジェクトとして、2014年に始动した。约2,800例のさまざまながんの全ゲノムシーケンスのビックデータを东京大学医科学研究所ヒトゲノム解析センターのスーパーコンピュータ「厂贬滨搁翱碍础狈贰」を含む世界10カ所のデータセンターで仮想空间を作り、分担して解析を行っている。生シークエンスデータだけで约1ペタバイト(1000兆バイト)の情报量になる。笔颁础奥骋は、PanCancer Analysis of Whole G别苍辞尘别蝉の略。

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笔颁础奥骋でのデータ解析基盘の构筑

[3] 非コード領域
ヒトゲノム(约30亿塩基対)のうち、タンパク质をコードしている遗伝子领域はわずか1~2%であり、残りの领域は非コード领域と呼ばれる。非コード领域には、遗伝子発现を制御している领域や、タンパク质に翻訳されない搁狈础(非コード搁狈础)をコードしている领域が含まれ、遗伝子の転写调节やゲノムの复雑な构造を调节していると考えられている。
 
[4] ゲノム構造異常
1塩基の配列が変化する点突然変异と异なり、数百~数百万塩基の配列が欠失、组み込み、重复、逆位(方向が逆になる)、染色体间で転座する(移动する)など、大きなゲノム配列の変化をいう。全ゲノムシーケンス解析にて、网罗的に検出できるようになった。
 
[5] ミトコンドリアゲノム
ミトコンドリアは、细胞に必要なエネルギーを取り出す呼吸机能を担う细胞内小器官。ミトコンドリアは细胞内に数百个以上存在し、ミトコンドリア内にも16,000塩基対ほどのゲノムが存在する。ミトコンドリアゲノムは、呼吸机能をつかさどる酵素など37个の遗伝子をコードしている。
 
[6] がんゲノムマップ
30亿塩基からなるヒトゲノムマップで、どの位置にどういった型の変异が蓄积しているのかを示す。例えば、最も多く见つかるKRAS遗伝子の変异は、12番染色体の25245350の位置に颁から罢への変异が见られる。

论文情报

The ICGC/TCGA Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes Consortium, "Pan-cancer analysis of whole genomes," Nature, doi:10.1038/s41586-020-1969-6.

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