2-2.次世代シークエンサー Next-Generation Sequencer

In the Department of Human Genetics, we are equipped with next-generation sequencer namely "ion Proton" and "ion PGM" using a "semiconductor chip" which changes a proton (H +) produced in DNA elongation into an electrical signal, and interpreted to the genomic sequence of individual genomic DNA.

<研究背景>

一般的な健常者において保有される割合が比較的多い「ありふれた変異(Common variant)」に対しては、数十万ヶ所のマーカーSNPを解析するゲノムワイド関連解析(GWAS)を利用することによって、疾患感受性遺伝子多型を網羅的に探索できるようになりました。その一方で、「稀な変異(Rare variant)」に対しては、実際に患者さんのゲノムDNA全域のすべての塩基配列決定をすることで、病気の原因となるような遺伝子変異を探索することができると考えられています。
最近、一回の稼動で数百億塩基対もの情報を取得できる次世代シークエンサーが登場したため、個人を対象とした全ゲノムDNAの塩基配列決定が可能になりました。その結果、それぞれの人種における標準遺伝子多型のカタログ化が推進される一方で、特に難治性稀少疾患の原因遺伝子変異の特定において、次世代シークエンサーは多大な威力を発揮しています。

<研究のアプローチ>

人類遺伝学教室では、DNA伸長時に産生されるプロトン(H+)を電気信号に変える「半導体チップ」を利用した、「ion Proton」および「ion PGM」という次世代シークエンサーを設置して、個々のゲノムDNAの塩基配列決定を実施しています。

1.エクソーム解析(ion Proton)

ion Proton は、200塩基程度の断片(リード)を大量に取得し、それをコンピュータ上で並列化処理することによって、ゲノムDNA配列の全長を解読することができる機械です。
人類遺伝学教室では、スティーブンス・ジョンソン症候群(SJS)などの疾患を対象に、患者さんのゲノムDNAにおける全遺伝子のエクソン(タンパク質コード領域)のみの塩基配列を決定する「エクソーム解析」という方法を実施しています。
得られた個々の患者さんの塩基配列情報から、発症に関係がありそうな遺伝子変異を、コンピュータ上で絞り込んでいきます。

2. ターゲット・リシークエンス(ion PGM)

ion Protonと比較すると取得できるデータ量は少ない一方で、リード長がion Protonよりも長いため、より正確な塩基配列決定をすることが可能です。GWASなどで得られた疾患感受性遺伝子を対象とした、より詳細な解析(ターゲット・リシークエンス)を実施する際に、威力を発揮します。

(文責:人見 祐基)

研究内容・設備

1.疾患関連研究
(Genetics and complex human diseases)

2.ヒトゲノムDNA解析システム
(Human Genome DNA analysis system)

3.データベース・解析ツール
(Database and analysis tool)

4.日本人健常者の全ゲノム多型・配列解析データの提供方針
(Data sharing policy of whole-genome polymorphism/sequence data of Japanese healthy individuals)