研究成果のポイント
・バイオバンク・ジャパン18万人のゲノムデータを基に過去最大220の健康・医療データ（多因子疾患・希少疾患・バイオマーカー・服薬データ）に対する網羅的ゲノムワイド関連解析（GWAS）を実施。
・国際バイオバンク連携によりイギリス・フィンランドのバイオバンクと計63万人のメタアナリシスを実施し、5,000以上の新規遺伝的リスク関連領域を発見。GWAS結果を公開するデータベースPheWeb.jpを構築し、データシェアリングを推進。
・GWAS要約統計量の特異値分解と、東北大学東北メディカル・メガバンク機構のメタボロームデータ等、他のオミクスデータへのプロジェクション解析を実施することで、ゲノム情報を基にした従来の疾患分類の精密・層別化方法を提唱。
概要
全世界のヒトゲノムデータの蓄積に伴ってこの20年ほどで実施されてきたGWASにより、ヒトの遺伝的変異と将来の疾患発症リスクとの関係が網羅的に判明しつつあります。得られたゲノムデータを基に、長い医学の歴史から構築されてきた多彩なヒトの病気の分類について、客観的に振り返ってみたらどうなるでしょうか? この疑問に適切に答えるためには、従来のゲノム研究の課題である、①：ゲノム研究データが欧米人集団に偏重して構築されていること、②：研究対象となる疾患の網羅性が低かったこと、③：得られた大量のGWAS結果を医学的・生物学的に解釈する方法論が確立されていないこと、の3点を解決する必要がありました。
大阪大学大学院医学系研究科の坂上沙央里助教（研究当時、現ハーバード大学医学部博士研究員）、金井仁弘特別研究学生（ハーバード大学医学部博士課程）、岡田随象教授（遺伝統計学/理化学研究所生命医科学研究センター自己免疫疾患研究チーム 客員主管研究員）、東京大学大学院新領域創成科学研究科 松田浩一教授らの研究グループは、国際バイオバンク連携を通じて、バイオバンク・ジャパン（日本）・UKバイオバンク（英国）・FinnGen（フィンランド）の計63万人のゲノムデータと健康・医療データの網羅的な解析を実施しました。多因子疾患・希少疾患・バイオマーカー・服薬データまでを網羅する過去最大220のヒト形質のゲノムワイド関連解析（GWAS）により、ヒト疾患に関わる5,000以上の新規遺伝的リスク関連領域が発見されました。研究グループは、各疾患の遺伝的リスク構造が遺伝的集団を超え共有されていることを示すとともに、得られたゲノム解析アトラスを医療に役立てる方法として、GWAS要約統計量を特異値分解し遺伝学を基にした疾患群の再分類を試みました（図１）。東北大学東北メディカル・メガバンク機構が構築したメタボロームデータ等、他のオミクスデータへのプロジェクション解析、エピゲノム情報やパスウェイ等との多分野融合的な解析を実施し、GWAS要約統計量行列を数理学的に分解する工程を経て、より複雑な疾患（例: 心筋梗塞）のリスクを単純な形質の足し合わせとして解釈すること（例: コレステロールと血圧）や、ゲノム変異を基にした疾患の精密分類・層別化方法の提唱（例: I型アレルギーとIV型アレルギー疾患の分類）に成功しました。さらに、本研究結果を広く利用促進することを目的にデータシェアリングサイトPheWeb.jp（https://pheweb.jp/）を構築しデータを無償・非制限公開し、Polygenic risk score（PRS）をはじめとするゲノム個別化医療の社会実装基盤として広く利用されることが期待されます。
本研究成果は、米国科学誌「Nature Genetics」に、10月1日（金）（日本時間）に公開されました。
図1. 日本主導の国際バイオバンク連携により、220のヒト形質のGWASと横断的メタアナリシスを実施して結果を公開するとともに、医療に役立てる方法論を提唱
書誌情報
タイトル：A cross-population atlas of genetic associations for 220 human phenotypes
著者：Saori Sakaue, Masahiro Kanai1, Yosuke Tanigawa, Juha Karjalainen, Mitja Kurki, Seizo Koshiba, Akira Narita, Takahiro Konuma, Kenichi Yamamoto, Masato Akiyama, Kazuyoshi Ishigaki, Akari Suzuki, Ken Suzuki, Wataru Obara, Ken Yamaji, Kazuhisa Takahashi, Satoshi Asai, Yasuo Takahashi, Takao Suzuki, Nobuaki Shinozaki, Hiroki Yamaguchi, Shiro Minami, Shigeo Murayama, Kozo Yoshimori, Satoshi Nagayama, Daisuke Obata, Masahiko Higashiyama, Akihide Masumoto, Yukihiro Koretsune, FinnGen, Kaoru Ito, Chikashi Terao, Toshimasa Yamauchi, Issei Komuro, Takashi Kadowaki, Gen Tamiya, Masayuki Yamamoto, Yusuke Nakamura, Michiaki Kubo, Yoshinori Murakami, Kazuhiko Yamamoto, Yoichiro Kamatani, Aarno Palotie, Manuel A. Rivas, Mark J. Daly, Koichi Matsuda, Yukinori Okada
掲載誌：Nature Genetics
掲載日：2021年10月1日
DOI： 10.1038/s41588-021-00931-x