HPOの概要と活用例

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しらんしもとり
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1 2017/2/26 IRUD ハンズオンセミナー Human Phenotype Ontology の概要と活用例

Human Phenotype Ontology ヒト疾患に関する表現型語彙について体系的に整備された概念体系国際的な協力のもと Charité Berlin Monarch Initiative を中心に開発メンテナンスされているターム間の関係はグラフ構造 ( 語彙間のネットワーク ) 当初は希少疾患中心だったが Precision medicine, がん

2 Human Phenotype Ontology ヒト疾患に関する表現型語彙について体系的に整備された概念体系国際的な協力のもと Charité Berlin Monarch Initiative を中心に開発メンテナンスされているターム間の関係はグラフ構造 ( 語彙間のネットワーク ) 当初は希少疾患中心だったが Precision medicine, がん遺伝性疾患以外にも対応を進めている URL: 論文 Sebastian Köhler, Nicole Vasilevsky, Mark Engelstad, Erin Foster, et al. The Human Phenotype Ontology in 2017 Nucl. Acids Res. (2017) doi: /nar/gkw

3 Human Phenotype Ontology の構造 11,000 classes 116,000 annotations 7,000 rare diseases Marfan Syndrome [MIM:154700] Arachnodactyly [HP: ] Ectopia lentis [HP: ]

4 Human Phenotype Ontology の特長国際的な症状データの標準すべての表現型のタームに ID が付与され世界標準として利用可能表記ゆれへの対応入力時の表記揺れが無くデータの品質を上げることができるシノニムも含んで管理されている柔軟なデータ構造データはグラフ構造で記述されセマンティック ( 意味論的 ) な語彙間の関係を利用できる他のオントロジー知識との連携タームに関して疾患解剖学モデル生物の表現型遺伝子論文分子等の他のオントロジーデータベースとの関連も記述表現型のみならず他の情報も利用可能広範囲での利用実績既に海外のデータベースサイトにおいてヒト表現型を記述する標準オントロジーとして広く利用されている (Match Maker Exchange, Phenome Central 等 ) 4

5 HPO を利用するプロジェクト A selection of public-facing clinical databases using HPO to annotate patient data for disease-gene discovery projects Name PhenomeCentral DDD (Deciphering Developmental Disorders) DECIPHER (DatabasE of genomic variation and Phenotype in Humans using Ensembl Resources) URL phenomecentral.org decipher.sanger.ac.uk ECARUCA (European Cytogeneticists Association Register of Unbalanced Chromosome Aberrations) The Genomes Project Geno2MP (Exome sequencing data linked to phenotypic information from a wide variety of Mendelian gene discovery projects) NIH UDP (Undiagnosed Diseases Program) NIH UDN (Undiagnosed Diseases Network) HDG (Human Disease Gene Website series) Phenopolis (An open platform for harmonization and analysis of sequencing and phenotype data) available via phenomecentral.org available via phenomecentral.org GenomeConnect (Patient portal developed by ClinGen (67) FORGE Canada & Care4Rare Consortium RD-Connect Genesis available via phenomecentral.org platform.rd-connect.eu thegenesisprojectfoundation.org 引用 : Sebastian Köhler, et al. The Human Phenotype Ontology in 2017, Nucl. Acids Res. (2017) doi: /nar/gkw1039 5

6 HPO を利用するツールデータベース Phenotype-driven differential diagnosis Phenomizer BOQA FACE2GENE Phenolyzer Phenotype-driven exome/genome analysis Exomiser PhenIX Phevor PhenoVar extasy OMIMExplorer Phen-Gen Geno2MP Genomiser SimReg ontologysimilarity Functional and network analysis TopGene/ToppFunn WebGestalt SUPERFAMILY GREAT Random walk on heterogeneous network PANDA PREDICT Clinical data management and analysis Phenotips Patient Archive 日本ではPatient Archiveを GENESIS (GEM.app) IRUD Exchangeとしてローカラ Cross-species phenotype analysis イズして利用している PhenoDigm MouseFinder Monarch PhenomeNet UberPheno MORPHIN PhenogramViz Phenotype knowledge resources and databases Orphanet MalaCards NIH genetic testing registry OMIM dcgo ClinVar GeneSetDB MSeqDR DIDA (digenic diseases database) Genetic and Rare Diseases (GARD) Information Center Visualization PhenoStacks PhenoBlocks DECIPHER (phenogram) phenogrid ontologyplot 引用 : Sebastian Köhler, et al. The Human Phenotype Ontology in 2017, Nucl. Acids Res. (2017) doi: /nar/gkw1039 6

7 HPO のタームの検索 1.HPO Home 2.HPO Browser 検索ワード入力シノニム説明情報 URL: 上位ターム下位のターム関連疾患語彙間の関係の他にもアノテーション情報としてもデータを提供 ( ダウンロードも可能 ) 関連遺伝子 7

8 HPO による疾患表現型遺伝子名の関連疾患名関連遺伝子名表現型 8

9 HPO による遺伝子名表現型疾患の関連遺伝子名疾患名表現型 9

10 症例データベースでの HPO 活用例 : PhenomeCentral 医師が未診断疾患患者を登録しシステムユーザー間で共有する患者レポジトリ ( 制限公開 ) 症例の記述に HPO を利用 HPO の構造を利用した統計情報量 (Information Content) を元に症例間の類似度を算出し類似症例を提示可能 10

11 症例データベースでの HPO 活用例 : DECIPHER Wellcome Trust Sanger Institute が運用する各症例の持つ表現型と遺伝子型の情報を公開したデータベース ( 公共データベース ) 各症例の表現型を HPO で記述例 : Patient: について表現型を 7 つの HPO タームで記述 11

12 IRDiRC Recommended IRDiRC Recommended IRDiRC が認証したプラットフォーム / ツール / 標準 / ガイドライン現在 8 つのリソースについて認証済み IRDiRC Recommended の要件概要 IRDiRC のミッションとの適合国際的に使用されているユーザーの利用のしやすさ ( ドキュメントの整備ライセンスの明示科学的検証済みか等 ) 持続可能な体制 ( 開発クオリティコントロール資金等 ) 普及活動 IRDiRC Recommended の標準オントロジー症例記述の標準 (Standard) として Human Phenotype Ontology (HPO) が認証されている表現型の記述は Human Phenotype Ontology が標準として使われデータ共有に利用されている 12

13 GA4GH Matchmaker Exchange 国際的に希少疾患患者の遺伝子型や表現型情報を MatchMaker Exchange の定める標準 ( オントロジー WebAPI 等 ) を用いた共有を目指す表現型記述は HPO で行う DECIPHER PhenomeCentral, GeneMatcher の各プロジェクトで収集したデータに類似症例の有無を問い合わせる IRUD Exchange も参加対応可能

14 IRUD Exchange での症例間マッチング 14

15 Cross-species matching データ間の意味的なつながりからヒトの疾患の症状表現型と類似する表現型を有するモデル動物系統を検索する Mammalian Phenotype Ontology Bridge Ontology Human Phenotype Ontology

16 まとめ l 表現型 ( 症状 ) データ共有オントロジーとして HPO は国際的に広く利用されている l HPO をベースとしたデータベースツール開発が進んでいる l HPO の構造的特長や意味論的特長を利用して解析も可能で鑑別診断症例間マッチング他種生物とのマッチング等に活用されている 16

IRUD_Exchange実践入力マニュアル

IRUD_Exchange実践入力マニュアル IRUD Exchange データ登録マニュアル IRUD Project 2017/02/26 IRUD におけるデータ共有ポリシー ( 案 ) 要約情報 ( 個人情報無し ) 詳細情報他の解析センターとも適宜共有 Match Maker Exchange (MME) とも適宜共有新規疾患の確立 N-of-1 なら標準化コード化された表現型 (HPO) 無条件に IRUD 全体で共有候補遺伝子名