Illumina, Inc. · NASDAQ:ILMN
Illumina — Technical Presentation (May 2020)
32 slides from Illumina's technical presentation, May 21, 2020
Slide 1: 希少・未診断疾患イニシアチブにおける大規模全エクソーム解析の俯瞰的分析
希少・未診断疾患イニシアチブにおける 大規模全エクソーム解析の 俯瞰的分析 国立成育医療研究センター ゲノム医療研究部 佐藤万仁、柳久美子、要匡
Slide 2: 所属機関紹介
所属機関紹介 名称：国立成育医療研究センター 所在地：東京都世田谷区 沿革：厚生労働省所管の 6つの国立高度専門医療研究センター（NC）の1つ 組織：病院と研究所を併設 理念：成育医療の提供と成育疾患の研究 2020-05-21 NextSeqオンラインセミナー 2
Slide 3: 成育医療・成育疾患
成育医療・成育疾患 成育医療 成育疾患 • 成育疾患には遺伝的要因が大きく関与 • 希少・難治性疾患は6,000以上知られているが、 うち80%は遺伝性疾患 • 遺伝性疾患の50%は病因遺伝子が不明 • 本邦では2019年7月1日現在、333の疾患が指定 難病として告示 ゲノム医療 1. 患者や家系の遺伝情報（ゲノム）を解読・比較 2. 遺伝性疾患の病因や機序を解明 3. 診断・治療・予防の手段や方法を開発 2020-05-21 NextSeqオンラインセミナー 3
Slide 4: ゲノム医療
ゲノム医療 健常者 ... AAC AGC CTG CGT ACG... 患者 ... AAC AGC CTG CTT ACG... 細胞 DNA シーケンサー ゲノム タンパク質 正常型 変異型 Sabarinathan R, et al. 2015. Biozoom 2(3):10. 病因遺伝子の同定 in vitro/vivo/sililoによる 個人に適した ヒト 発症機序の解明 合理的な薬物探索・設計 診断・予防・治療薬の開発 2020-05-21 NextSeqオンラインセミナー 4
Slide 5: 難治性疾患：指定難病の例
難治性疾患：指定難病の例 疾患数 関連する症候群 受給者証保持者数（2017年度） 333 892,445 83 神経・筋疾患 259,052 20 消化器系疾患 194,967 26 免疫系疾患 146,386 13 骨・関節系疾患 61,492 15 皮膚・結合組織疾患 39,930 14 呼吸器系疾患 34,883 ・筋萎縮性側索硬化症（ALS） 13 血液系疾患 29,452 ・パーキンソン病 21 循環器系疾患 26,990 本邦総人口の ・もやもや病 16 内分泌系疾患 26,179 0.70% ・筋ジストロフィー 13 腎・泌尿器系疾患 25,586 8 視覚系疾患 24,899
Slide 6: 未診断疾患イニシアチブ (IRUD)
未診断疾患イニシアチブ Initiative on Rare and Undiagnosed Diseases (IRUD) 未診断患者数：推定37,000+名 （Orphanet J Rare Dis. 2018;13:208.） 拠点病院・高度協力病院 ・医療的不安 52施設 ・経済的不安 国立成育医療研究センター ・心理的不安 協力病院 解析センター 438施設 5施設 国立成育医療研究センター 2020-05-21 NextSeqオンラインセミナー 6
Slide 7: 希少性・難治性疾患の病的バリアント探索の背景
希少性・難治性疾患の病的バリアント探索の背景 頻度の低いバリアントほど、その効果は大きい ⇒ 単一遺伝子疾患 単一遺伝子疾患 多因子疾患 Manolio TA, et al. 2009. Nature 461(7265):747-753. 2020-05-21 NextSeqオンラインセミナー 7
Slide 8: IRUD対象疾患：指定難病の例
IRUD対象疾患：指定難病の例 多因子疾患 30% 単一遺伝子疾患 46% 混在 24% 2020-05-21 NextSeqオンラインセミナー 8
Slide 9: ゲノム解析による診断
ゲノム解析による診断 診断率 （一次的所見） 偶発的所見 （二次的所見） Nat Rev Genet. 2018 May;19(5):253-268. 2020-05-21 NextSeqオンラインセミナー 9
Slide 10: 全エクソーム解析と全ゲノム解析
全エクソーム解析 全ゲノム解析 （>90Gb、30x） 9万円～18万円 LINEs SINEs Introns Retroviral-Like Elements Protein-Coding Regions 全エクソーム解析 DNA-Only Transposon ‘Fossils’ GENES （>7Gb、140x） 3.5万円～7万円 TRANSPOSONS Heterochromatin Segmental Duplications Non-Repetitive DNA That Is Simple Sequence Repeats Neither In Introns Nor Cod
Slide 11: 診断率
診断率 Nat Rev Genet. 2018 May;19(5):253-268. 2020-05-21 NextSeqオンラインセミナー 11
Slide 12: 次世代シーケンサー
次世代シーケンサー NovaSeq 6000 HiSeq 2500 NextSeq 550 MiSeq プラットフォーム 大規模全ゲノム ○ ○ 大規模全エクソーム ○ ○ 小規模全ゲノム ○ 小規模全エクソーム ○ 単一遺伝子 ○ 最大データ量 6,000 Gb 1,000 Gb 120 Gb 15 Gb 最大リード数 200億本 40億本 4億本 2,500万本 最大リード長 250 b x 2 250 b x 2 150 b x 2 300 b x 2 2020-05-21 NextSeqオンラインセミナー 12
Slide 13: 解析パイプライン
解析パイプライン 2020-05-21 NextSeqオンラインセミナー 13
Slide 14: DRAGENによるWES/WGSマッピング
DRAGENによるWES/WGSマッピング DRAGEN Runtime vs. Input Bases WES WGS 50 40 Runtime [min] 30 20 10 0 0 50 100 150 200 Input Bases [Gb] 2020-05-21 NextSeqオンラインセミナー 14
Slide 15: 解析パイプライン（２）
解析パイプライン（２） ①マッピング リード 参照配列 ギャップ ギャップ ②バリアントコーリング リード 参照配列 置換T>C 挿入GA 置換G>C 欠失T ③アノテーション タンパク質構造・機能の変化あり？ ⇒ （既知/新規）病因遺伝子/バリアント？ 2020-05-21 NextSeqオンラインセミナー 15
Slide 16: 原因遺伝子の同定
原因遺伝子の同定 2020-05-21 NextSeqオンラインセミナー 16
Slide 17: 症例数推移
症例数推移 2020-05-21 NextSeqオンラインセミナー 17
Slide 18: 発端者年齢構成
発端者年齢構成 2020-05-21 NextSeqオンラインセミナー 18
Slide 19: トリオ年齢構成
トリオ年齢構成 2020-05-21 NextSeqオンラインセミナー 19
Slide 20: 症例数地方別内訳
症例数地方別内訳 2020-05-21 NextSeqオンラインセミナー 20
Slide 21: バリアント・遺伝子絞り込み
バリアント・遺伝子絞り込み 2020-05-21 NextSeqオンラインセミナー 21
Slide 22: バリアント内訳
バリアント内訳 2020-05-21 NextSeqオンラインセミナー 22
Slide 23: 解析方法内訳・同定率
解析方法内訳・同定率 2020-05-21 NextSeqオンラインセミナー 23
Slide 24: 疾患内訳・同定率
疾患内訳・同定率 2020-05-21 NextSeqオンラインセミナー 24
Slide 25: 遺伝様式比率およびde novo比率
遺伝様式比率およびde novo比率 2020-05-21 NextSeqオンラインセミナー 25
Slide 26: バリアント分類および同定率
バリアント分類および同定率 2020-05-21 NextSeqオンラインセミナー 26
Slide 27: 診断率の向上へ向けて
診断率の向上へ向けて Nat Rev Genet. 2018 May;19(5):253-268. 2020-05-21 NextSeqオンラインセミナー 27
Slide 28: WESからWGS、その先
WESからWGS、その先 厚生労働省 全ゲノム解析等実行計画（第1版）より 2020-05-21 NextSeqオンラインセミナー 28
Slide 29: ヒトゲノムにおける構造多型
ヒトゲノムにおける構造多型 Wenger A, et al. ASHG 2017. Only 0.5% of variants but 60% of variant base pairs Pacific Biosciences社のパンフレットより are in structural variants >=50 b. 2020-05-21 NextSeqオンラインセミナー 29
Slide 30: 診断率向上への挑戦
診断率向上への挑戦 Pacific Biosciences社のパンフレットより ショートリードシーケンサー 読み取り長：~100b ロングリードシーケンサー 読み取り精度：~99% 読み取り長：~50,000b 読み取り精度：~90% ゲノムマッピングシステム 2020-05-21 NextSeqオンラインセミナー 30
Slide 31: ある難聴疾患原因遺伝子のアレル頻度の地域差
ある難聴疾患原因遺伝子のアレル頻度の地域差 2020-05-21 NextSeqオンラインセミナー 31
Slide 32: 考察
考察 • これまでに1,603家系（4,548検体）のWESを行った。 • 全体での同定率は37.5%であったが、疾患や解析方法によって異なった。 • 同定した遺伝子の3.5%は新規遺伝子、76.5%は既知遺伝子新規バリアント、 18.6%は既知遺伝子既知バリアントであった。 • アノテーションDBの選択、候補バリアントのフィルタリングやナローイングの 方針は重要である。 • 同定率の向上のためには、ロングリードシーケンサー等の新技術の利用が不可欠 である。 • 遺伝的プロファイルは地域集団によって大きく異なることがあり、注意が必要で ある。 2020-05-21 NextSeqオンラインセミ