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かんじもちやま
4 years ago
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1 CLC Genomics Workbench ~ アプリケーションおよびバージョン 8 新機能の紹介 ~ フィルジェン株式会社バイオサイエンス部 (biosupport@filgen.jp) 1

2 本日の内容 1. CLC Genomics Workbench 概要 2. 基本機能 3. 解析アプリケーション 4. バージョン 8 新機能 : デモンストレーション ( 一部 ) 5. その他機能 6. ライセンスタイプ 2

3 1. CLC Genomics Workbench 概要次世代シーケンス解析の多様なアプリケーションに対応したオールインワンのソフトウェア : ゲノミクス解析 : Mapping De novoアセンブリ変異検出トリオ解析などトランスクリプトーム解析 : RNA-Seq 解析 Small RNA 解析遺伝子発現解析などエピゲノミクス解析 : ChIP-Seq 解析ロシュイルミナライフテクノロジーズ社など主要な次世代シークエンサープラットフォームに対応複数機種のデータをまとめて解析を行うハイブリット解析が可能 Windows, Mac OS, Linux といった主要な OS に対応コマンドラインではなく GUI の採用により簡単な操作で解析が可能 BLAST やタンパク質構造マイクロアレイ解析など次世代シークエンスデータ以外の解析も可能複数サンプルを一括して自動的に計算を実行するバッチ機能複数のツールを組み合わせたワークフローの作成が可能 3

4 2. 基本機能 4

5 ユーザーインターフェイス Tool Bar 2 Navigation Area 3 Toolbox 3 4 View Area 5 Side Panel 5

6 Navigation Area 新規ロケーションの作成新規フォルダの作成ロケーションデータの管理をおこなうフォルダデータ Workbench にインポートしたデータや解析データが表示されるロケーションとフォルダから構成され任意に追加削除できるデータの保存場所はロケーション毎に設定できる ; あるデータは C ドライブに保存し別のデータを D ドライブに保存することが可能 6

7 Importers 次世代シークエンス以外のデータアノテーションや BED ファイルなど外部マッピングデータ Sanger シーケンスデータ各次世代シークエンスデータ次世代シークエンスデータ専用のインポーターを搭載 7

8 View Area リード名リード配列 Quality Score インポートしたシークエンスデータは View Area に表示される 8

9 Exporters 1. データのエクスポートは Export アイコンより実行 2. 表示されるリストから任意のファイル形式でデータをエクスポート 9

表示されるアノテーションデータの種類は選択した生物種により異なりますゲノムアノテーションを取得するためのDownload Reference Genome

10 リファレンスゲノムアノテーションデータの取得ドロップダウンリストから生物種を選択 : Animal (mammal): ヒトマウスなど Animal (others): 線虫ゼブラフィッシュなど Plants: シロイヌナズナトウモロコシなど Other: 大腸菌酵母ダウンロードするデータを選択する ; 表示されるアノテーションデータの種類は選択した生物種により異なりますゲノムアノテーションを取得するためのDownload Reference Genome Dataウィザードを搭載項目を選択していくだけで目的とするリファレンスゲノム配列やアノテーション情報を取得できる * パブリックデータベースからダウンロードしたリファレンス配列データをマニュアルでインポートすることも可能 10

11 Toolbox 解析ツールは Toolbox に集約ツールは各フォルダに収録 11

12 NGS Core Tools Trim Sequences: リードのトリミングをおこなうツール Map Reads to Reference: リードをリファレンス配列にマッピングするツール Local Realignment: マッピングデータの局所的再アライメントをするツール 12

13 Resequencing Analysis Variant Detectors: SNV や InDel などのバリアント検出用ツール Compare Variants: 複数サンプル間でバリアントの比較をするツール Amino Acid Changes: バリアントにアミノ酸置換情報を付加するツール 13

14 Transcriptomics Analysis RNA-Seq Analysis: RNA-Seq 解析用のツール RPKM 法などにより遺伝子の発現量を計算 Small RNA Analysis: Small RNA 解析用のツール Small RNA, microrna の発現量を計算 Empirical Analysis of DGE: Bioconductor に搭載されている edger パッケージのツールグループ間の統計解析を実行 14

15 Epigenomics Analysis ChIP-Seq Analysis: ChIP-Seq 解析用のツール ChIP サンプルのシークエンスデータからタンパク質結合部位を予測 Annotate with Nearby Gene Information: ChIP ピーク近傍にある遺伝子情報をアノテーションとして追加 15

16 De Novo Sequencing De Novo Assembly: De Novo Assembly 用のツール 16

17 解析ツール使用方法 1 任意のツールを選択 2 解析に用いるデータを選択 3 各種パラメータの設定 4 結果の取り扱い ( 保存など ) 任意の解析ツールを選択しウィザードの項目を設定するだけで解析を実行 * パラメーターは実行するツールごとに異なります 17

18 3. 解析アプリケーション 18

19 解析フローチャートゲノムリシークエンス解析エピゲノミクス解析トランスクリプトミクス解析 De novo シークエンス解析ゲノム上の遺伝子変異部位の同定ゲノム上の転写因子結合部位の同定遺伝子発現量の解析新規遺伝子配列の決定 1. Map Reads to Reference * リード配列のゲノムへのマッピング 5-1. RNA-Seq Analysis or 5-2. Small RNA Analysis 7. De novo assembly * リード配列のアセンブル 2. Variant Detection 4. ChIP-Seq * 遺伝子または small RNA ごとの発現量の決定 8. BLAST Search * 変異部位の同定 *ChIP ピークの検出 * 既知配列との相同性比較 6. Expression Analysis 3. Variant Analysis * 検出した変異データのサンプル間比較や機能解析 Motif Searching * モチーフ検索 ( 有償プラグインが必要 ) * 遺伝子発現量データのサンプル間比較や機能解析 19

20 1. Map Reads to Reference リードの色 : 緑 : センス鎖にマップされたリード赤 : アンチセンス鎖にマップされたリード青 : ペアとして認識されているリード黄 : 非特異的にマッピングされたリード背景に色がついている箇所 : 参照配列と異なる箇所色が薄い箇所 : マッピングされなかった領域カバレッジの計算にも考慮されていません 20

21 2. Variant Detectors 3 種類の変異検出ツール A. Basic Variant Detection: 変異の頻度からバリアントを検出する倍数性や変異頻度に制限なく多くの変異を検出する B. Fixed Ploidy Variant Detection: 確率モデルを用いてバリアントを検出する頻度が 15% 以下の変異や指定した ploidy 以上の変異アレルは検出できない C. Low Frequency Variant Detection: 低頻度に認められる変異を検出する倍数性 (ploidy) を指定することなく変異を検出可能 21

22 2. Variant Detection リファレンス配列上におけるバリアントの局在が棒グラフ形式で表示されるテーブルアイコンをクリックするとことでテーブル形式に表示を切り替えることが出来る 22

2. Variant Detection 基本データ Region: バリアントの位置 Type: バリアントの種類 Reference/ Allele: リファレンス / アレルの配列 Length: バリアントの長さ Zygosity: バリアントの接合性 ( ヘテロかホモか ) Count: リードのカウント数 Coverage: リードのカバレッジ Frequency: バリアントの頻度

23 2. Variant Detection 基本データ Region: バリアントの位置 Type: バリアントの種類 Reference/ Allele: リファレンス / アレルの配列 Length: バリアントの長さ Zygosity: バリアントの接合性 ( ヘテロかホモか ) Count: リードのカウント数 Coverage: リードのカバレッジ Frequency: バリアントの頻度 Probability: バリアントの確度 Forward read count: Forward readの数 Reverse read count: Reverse readの数 Forward/ reverse: (Forward or Reverse reads)/ Total readsの値 ( 小さい方の値が表示される ) Average quality: リードの平均クオリティ... など 23

24 2. Variant Detection 解析結果リストには変異部位に存在する遺伝子名や変異によるアミノ酸置換などの各種アノテーション情報を追加するためのツールを用意 Example 基本データアノテーションデータ追加するアノテーションデータによってはデータベースへのリンクも表示される 24

25 3. Variant Analysis: Compare Variants Variants detected in Sample A Variants detected in Sample B Variants only detected in Sample A サンプル間で検出されたバリアントを比較し共通する ( または共通しない ) バリアントをフィルターすることが可能他にもトリオ解析用のツール ( ) などがあります 25

26 4. ChIP-Seq Analysis リファレンス配列上のどの位置にどのくらいの信頼性で ChIP ピークが存在するかグラフおよびテーブル形式で確認できる 26

27 4. ChIP-Seq Analysis 基本データ Chromosome: ピークの存在する染色体番号 Region: ピークの位置 Name: アノテーションデータの種類 Center of peak: ピークの中心位置 Length: ピークの長さ Peak shape score: ピークのスコア P-value: ピークの信頼性 27

28 4. ChIP-Seq Analysis 解析結果リストにはピーク領域の近傍に存在する遺伝子名などの情報を追加することが可能使用ツール基本データアノテーションデータ 28

29 TRANSFAC TFBS プラグイン (* 有償プラグイン ) TRANSFAC TFBS プラグインをインストールすることでピーク領域の配列から転写因子結合部位を予測します BIOBASE の TRANSFAC Pro を利用しており新規の転写因子結合部位の予測も可能です 29

30 5-1. RNA-Seq Analysis Gene-Level Expression data Transcript-Level Expression data Mapping data ペアエンドデータの場合融合遺伝子の候補も出力可能 30

31 5-2. Small RNA Analysis Small RNA Analysis ツールセットにより各 small RNA の発現量を計算したりアノテーション情報を付加したりすることが可能 31

32 6. Expression Analysis: Set Up Experiment vs RNA-Seq や Small RNA の解析データを基にサンプル間やグループ間の発現量の違い (Fold change) などを計算 32

33 6. Expression Analysis: Statistical Analysis P-value および Fold Change を算出し Volcano plot を作成 33

34 7. De Novo Assembly & 8. BLAST Search ショートリードロングリードペアエンドリードなどのあらゆる長さ種類のリードに対応 BLAST Search サンガー法 Roche GS FLX illumina Genome Analyzer SOLiD などの次世代シークエンサーのプラットフォームに対応各クエリー配列にヒットしたターゲット配列数や相同性が最も高い配列の情報が表示 34

Genome Finishing Module ( 有償プラグイン *) 微生物などスモールサイズの新規ゲノムの完全長配列の取得 Genome Finishing Module プラグインを CLC Genomics Workbench に追加することでスモールサイズの新規ゲノム ( バクテリアゲノムなど ) の

35 Genome Finishing Module ( 有償プラグイン *) 微生物などスモールサイズの新規ゲノムの完全長配列の取得 Genome Finishing Module プラグインを CLC Genomics Workbench に追加することでスモールサイズの新規ゲノム ( バクテリアゲノムなど ) の Finishing を支援する解析ツールセットが利用可能になります PacBio RS データ専用のインポーターが Import メニューに追加されます * 本プラグインは有償です価格等につきましては弊社までお問い合わせください ( biosupport@filgen.jp, TEL: ) 35

Blast2GO PRO ( 有償プラグイン *) BLAST Search result Blast2GO PRO プラグインを CLC Genomics Workbench に追加することで De Novo Assembly で作成して BLAST Search をおこなったコンティグ配列に

36 Blast2GO PRO ( 有償プラグイン *) BLAST Search result Blast2GO PRO プラグインを CLC Genomics Workbench に追加することで De Novo Assembly で作成して BLAST Search をおこなったコンティグ配列に InterPro データベースや Go-Slim のアノテーションを付加しそれらを基にグラフ作成や各種解析をおこなうことが出来ます * 本プラグインは有償です価格等につきましては弊社までお問い合わせください ( biosupport@filgen.jp, TEL: ) 36

37 4. バージョン 8 新機能 ~ デモンストレーション ( 一部 ) ~ 37

38 Affine gap cost option Map Reads to Reference に Affine gap cost のオプションが追加 Affine gap cost 設定でより正確に InDel を検出することが可能になりました 38

39 Amino Acid Change track Amino Acid Change ツールで新たに Amino Acid Chagne トラックが作成されるようになりました Track List に追加することでアミノ酸置換情報を視覚的に確認できるようになりました 39

40 Link Variants to 3D Protein Structure Link Variants to 3D Protein Structure ツールを新たに搭載アミノ酸置換変異をタンパク質立体構造において視覚的に確認できるようになりました 40

41 Export (ver ) エクセルファイルやタブ区切りテキストファイル HTML 形式でのエクスポート時に出力データに含める列情報を選択できるようになりました Export all columns のチェックを外すことで列情報選択画面が開きます 41

42 Create Track from Experiment Create Track from Experiment ツールを新たに搭載 Experimental track を Track List に追加し変動のあった遺伝子の局在を視覚的に確認できるようになりました 42

43 Chromosome bands/cytogenetic ideograms 染色体バンドのイディオグラムを Track List に追加することが出来るようになりました ( ヒトのみ ) 43

Remove Duplicate Mapped Reads (ver. 8.0.

44 Remove Duplicate Mapped Reads (ver ) 一致している塩基を起点にグラフを作成末端から見てマイナーな枝に属する数が指定した割合より少ないものをマージ枝をマージできなくなったところで終了 165 本のリードは 2 本になるプラグインだった Remove Duplicate Mapped Reads が正式にツールとして組み込まれましたマッピングデータから異常に増幅していると考えられるリードを除外します 44

45 その他アップデート情報 (ver ) バージョン8へのアップグレードに伴い先に紹介した以外にも様々な改良およびバグ修正が実施されました詳細につきましては以下のウェブページよりご確認いただけます 45

46 5. その他機能 46

47 バッチ解析バッチ機能を使用することで複数のサンプルをまとめて解析することが可能 : 1. サンプル毎にフォルダ分けしておきデータ選択時に Batch にチェックを入れる 2. フォルダ別に解析結果が順次出力される 47

48 ワークフロー作成ワークフローを作成して解析を自動化することが出来ます : Add elements リストや Toolbox から workspace にツールを配置しツール間を矢印で連結バッチ機能と併用することで複数サンプルの解析を自動化することが出来ます 48

49 6. ライセンスタイプ 49

50 ライセンスタイプ固定ライセンス使用できるコンピューターが限定される ( ライセンスを認証したコンピューター ); コンピューターの変更などに伴うライセンスの移行は可能利用できる CPU のコア数が最大 64 に制限されている (Hyper-threading を含む ) ネットワークライセンス研究室内のライセンス管理用サーバー * に接続された全てのコンピューターで使用できるネットワーク上のコンピューターであれば複数台にインストールできる ; 同時に使用できるのは 1 ライセンスにつき 1 ユーザーのみ ** コア数が 64 以上のコンピューターで解析可能リモートデスクトップによるアクセスが可能 * ライセンスサーバーは常時電源が入っている必要があります ** 同時に複数ご使用いただく場合その分のライセンスをご購入いただく必要があります 50

51 ネットワークライセンスイメージ 51

52 CLC Genomics Workbench 価格固定永久ライセンス * ネットワーク永久ライセンス * ユーザー税別価格ユーザー税別価格アカデミック 687,500 アカデミック 1,375,000 コマーシャル 1,375,000 コマーシャル 2,750,000 * 永久ライセンスの価格には購入後 1 年間のソフトウェアのバージョンアップおよびテクニカルサポートが含まれています 2 年目以降のバージョンアップおよびテクニカルサポートにつきましては別途ご更新 ( 有償定価の 20%) いただく必要があります ** 年間ライセンスでは購入後一年間のみソフトウェアを使用できます使用期間中のバージョンアップおよびテクニカルサポートも含まれておりますいずれのライセンスタイプにおいてもテクニカルサポートは電話または電子メールでの対応となりますデモ版ダウンロードリンク 52

53 御清聴ありがとうございました 53

GWB

GWB NGS データ解析入門 Web セミナー : 変異解析編 1 NGS 変異データ解析の手順シークエンス変異検出マッピングデータの精査解釈 2 CLC Genomics Workbench 使用ツールシークエンスデータのインポート NGS data import クオリティチェック QC for Sequencing Reads Trim Reads 参照ゲノム配列へのマッピング再アライメント