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うたろうにかどり
5 years ago
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1 HLA/MICA imputation 法による MHC 領域内遺伝リスクの fine-mapping 岡田随象 Paul IW de Bakker Soumya Raychaudhuri SNP2HLA working group 東京医科歯科大学疾患多様性遺伝学分野テニュアトラック講師

2 MHC 領域における疾患罹患リスク関節リウマチ (RA) におけるゲノムワイド関連解析結果 (19,234 RA cases vs 61,565 controls) 縦軸のスケールを変換すると (Nature. Okada et al. 2014) 6 番染色体短腕上のMHC 領域は自己免疫疾患悪性腫瘍感染症精神疾患といった多彩なヒト疾患に対する疾患罹患リスクとの強い関連を有する関節リウマチ (Rheumatoid arthritis; RA) においては遺伝因子の1/3を説明 MHC 領域内は構造が複雑であり複数のHLA 遺伝子やHLA 様遺伝子が存在するため感受性遺伝子の同定が困難であった

3 MHC 領域における疾患罹患リスクの fine-mapping MHC 領域クラス I HLA 遺伝子 : HLA-A HLA-C HLA-B クラス II HLA 遺伝子 : HLA-DRB1 HLA-DQA1 HLA-DQB1 HLA-DPA1 HLA-DPB1 HLA 様遺伝子 : MICA, MICB 2-digit alleles: HLA-DRB1*04 HLA-DRB1*09 4-digit alleles: HLA-DRB1*04:01 HLA-DRB1*04:05 HLA-DRB1*04:10 HLA-DRB1*09:01 Amino acid sequences: FLEQVKHECHF FLEQVKHECHF FLEQVKHECHF FLKQDKFECHF MHC 領域内には複数のHLA 遺伝子やHLA 様遺伝子が存在する各 HLA 遺伝子が複数のHLAアレル (2-digit/4-digit classical alleles) やHLAアミノ酸多型を持つ MHC 領域内の原因リスク多型の同定 (fine-mapping) は困難であった

4 HLA アレルの命名方法 4 桁 (4-digit) の HLA アレルが特定の HLA 遺伝子アミノ酸配列に対応配列情報は IMGT/HLA database( から取得可能

5 HLA imputation 法による HLA 遺伝子多型の推定 HLA 遺伝子のタイピングには高額のアッセイが必要 (=~10 万円 / サンプル ) HLA imputation 法 (SNP2HLAソフトウェア) を用いることにより通常のSNP ジェノタイプデータから追加費用なしで HLA 遺伝子多型をコンピューター上で高精度で推定することが可能になる (PLoS One Jia et al. 2013)

HLA-DRb1の11, 13 番目のアミノ酸多型が最も有意なリスクを有する (2) HLA-B, HLA-DPb1,

6 HLA imputation 法の抗 CCP 抗体陽性 RA GWAS への適用 ( 欧米人 ) HLA-DRb1 HLA-B HLA-DPb1 欧米人集団の抗 CCP 抗体陽性 RA GWASにHLA imputation 法を適用 (1) HLA-DRb1の11, 13 番目のアミノ酸多型が最も有意なリスクを有する (2) HLA-B, HLA-DPb1, HLA-Aにおける独立したリスクが確認された (Nat Genet Raychaudhuri et al Am J Hum Genet Han et al. 2014)

欧米人集団 GWAS アジア人集団における HLA imputation 法の実装アジア人集団

7 欧米人集団 GWAS アジア人集団における HLA imputation 法の実装アジア人集団 GWAS 欧米人集団 HLA 参照データ + + アジア人集団 HLA 参照データ HLA imputation HLA imputation? HLA imputation 法の実施には参照データ (reference panel) が必要アジア人集団においてHLA imputation 法を実装するためアジア人集団を対象とした参照データを新たに作成 (n = 530) 高精度なHLA imputationを実施可能にした (4-digitアレル一致率:80-90%)

HLA imputation 法の HLA 様遺伝子 (MICA) への拡張 HLA 遺伝子

遺伝子とMICAで共通 MICA 遺伝子多型を含む参照データを作成することにより HLA

8 HLA imputation 法の HLA 様遺伝子 (MICA) への拡張 HLA 遺伝子 HLA 様遺伝子 HLA 様遺伝子 (HLA-like gene) であるMICA(the human MHC class I chainrelated gene A) は HLA 遺伝子と類似の構造を持つが抗原を提示しない遺伝子多型の構造は HLA 遺伝子とMICAで共通 MICA 遺伝子多型を含む参照データを作成することにより HLA imputation 法をHLA 様遺伝子に拡張 (Am J Hum Genet Okada et al. 2014)

9 HLA imputation 法の抗 CCP 抗体陽性 RA GWAS への適用 ( アジア人 ) アジア人集団における抗 CCP 抗体陽性 RA GWAS( 患者群 :2,782 名対照群 : 4,315 名 ) に HLA imputation 法を適用 HLA-DRb1 の 11, 13, 57, 74 番目のアミノ酸多型における発症リスクを同定 (Hum Mol Genet Okada et al. 2014)

10 HLA imputation 法の抗 CCP 抗体陽性 RA GWAS への適用 ( アジア人 ) HLA アレルに基づく解析 Shared epitope(se) 仮説 :HLA-DRB1*0401, *0405,. 人種特異的な非 SE リスクアレル :HLA-DRB1*0901, *03,. HLA アミノ酸多型に基づく解析 HLA imputation 法により HLA アミノ酸多型に基づく抗 CCP 抗体陽性 RA の発症リスクが人種間で ( 予想以上に!!) 共有されていることが明らかになった (Hum Mol Genet Okada et al. 2014)

乾癬発症後の病態進展 ( 乾癬性関節炎 / 尋常性乾癬 ) にはHLA-Bが関与

11 HLA/MICA imputation 法の乾癬への適用 HLA/MICA imputation 法を欧米人集団における乾癬 (psoriasis)gwasに適用 ( 患者群 :9,247 名対照群 : 13,589 名 ) 乾癬の発症にはHLA-Cを含む複数のHLA 遺伝子が関与乾癬発症後の病態進展 ( 乾癬性関節炎 / 尋常性乾癬 ) にはHLA-Bが関与予想に反し HLA 様遺伝子 (MICA) の関与は明らかでなかった (Am J Hum Genet Okada et al. 2014)

12 結語 HLA imputation 法はMHC 領域リスクのfine-mappingに有用である HLA imputation 法のアジア人集団への適用拡大とHLA 様遺伝子への機能拡張を行った HLAアミノ酸多型に基づく抗 CCP 抗体陽性 RAの発症リスクが人種間で共有されていることが明らかになった乾癬の発症にはHLA-Cが乾癬発症後の病態進展にはHLA-Bが関与することが明らかになった日本人集団特異的な大規模参照データの作成と新たな疾患への HLA imputation 法が期待される ~ HLA imputationソフトウェア (SNP2HLA) 参照データは下記 URLにて公開中 ~

13 参考文献 HLA imputation ソフトウェア (SNP2HLA) の論文 Jia X et al. PLoS One 8:e64683, HLA imputation 法および HLA 遺伝子多型の関連解析に関する総説 de Bakker PI et al. Hum Mol Genet 21:R29-R36, The IMGT/HLA database に関する総説 Robinson J et al. Nucleic Acids Res 41:D1222-D1227, HapMap 複数人種サンプルにおける HLA 遺伝子多型の概要の論文 de Bakker PI et al. Nat Genet 38: , HLA imputation 法の関節リウマチへの適用 ( 欧米人 ) Raychaudhuri S et al. Nat Genet 44: , Han B et al. Am J Hum Genet 94: , HLA imputation 法の関節リウマチへの適用 ( アジア人 ) Okada Y et al. Hum Mol Genet doi: /hmg/ddu387, HLA/MICA imputation 法の乾癬への適用 Okada Y et al. Am J Hum Genet 95: , 2014.

14 謝辞 ( 敬称略 ) 東京医科歯科大学疾患多様性遺伝学分野田中敏博樋口千洋浦山ケビン須藤毅顕山根健治金井仁弘東京医科歯科大学疾患バイオリソースセンター稲澤譲治松田真希子佐野雅子東京大学大学院医学系研究科アレルギーリウマチ学教室山本一彦理化学研究所統合生命医科学研究センター久保充明高橋篤鈴木亜香里高地雄太鎌谷洋一郎 Brigham and Women s Hospital, Harvard Medical School Buhm Han Eli A Stahl Broad Institute University of Singapore YY Teo

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nagasaki_GMT2015_key09 Workflow Variant Calling 03 長崎は遺伝研大量遺伝情報研究室の所属です国立遺伝学研究所生命情報研究センター 3F 2F 欧州EBIと米国NCBIと密接に協力しながら DDBJ/EMBL/GenBank国際塩基配列データベースを構築しています私たちは塩基配列登録を支援するシステムづくり登録データを活用するシステムづくり高速シーケンス配列の情報解析を行なっています