1. n
o
u
d
o
r
g.
c
t
i
Institute for Advanced Biosciences, Keio University
Graduate School of Media and Governance
Expertise: Bioinformatics, Systems Biology
p
0
Kazuharu Arakawa

3. Institute for Advanced Biosciences
Tsuruoka
YAMAGATA
Experimental Biology
Large Metabolomics Facility
Metabolome using
CE-TOFMS
LC-TOFMS Dr.Takuro Ito
Dr.Takuro Ito
Dr. Takuro Ito
Shonan-Fujisawa
KANAGAWA
Computational Biology
Large Computational Facility
Bioinformatics
Cell Simulation
Data analysis

4. 2013.9.5~10.5
・100 human genomes
・30 days
・< $1,000 / genome
・QV > 60
・coverage > 98%

5. Ion Proton II
・~200bp reads
・< 1 day
・$1,000 / run
・x20 human genome
System: $50,000
・1,000bp reads
・3.5 hours
・$200 / 50 genes
・QV > 50

6. 「次世代」の終焉
パーソナルゲノム時代の到来

7. 進歩のタイムラグ

8. 進歩のタイムラグ

9. 進歩のタイムラグ

10. 進歩のタイムラグ
段差
トラブルの原因

11. 進歩のタイムラグ
段差
トラブルの原因

12. 進歩のタイムラグ
段差
トラブルの原因
教育の余地

15. 加速する米国の遺伝子検査事情
• 新生児が毎年約410万人（日本約105万人）
• 260万人が毎年何らかの出生前診断を受ける
• 約20万人が侵襲型羊水検査など（日本は1万人程度）
• 乳がんなどの遺伝子検査は今後数十億ドル規模のマーケットに

16. Direct-to-Consumer Testing
• 23andMeの顧客数は400,000人 (9/30現在）

19. 14
ゲノム解析ワークショップ

20. 15
ゲノム解析ワークショップ

21. Mission of Personal Genome Project
• long term cohort of 100,000 volunteers
(genotype and phenotype)
• Study the relationship between the
genotype and phenotype
• Develop technology to enable personal
genome sequencing
• An important part of the project will be
the exploration of the resulting risks to
the participants, such as possible
discrimination by insurers and employers
if the genome shows a predisposition for
certain diseases.

22. 広がりはじめるパーソナルゲノム教育
2010~
Bring Your Genes to Cal
5000 freshman, saliva sample for 3 genes
2012~
Practical Analysis of Your Personal Genome
Whole genome sequencing
2013~
Genomics and Personalized Medicine
31 medical/graduate student 23andMe and Navigenics
Honored seminars
23andMe

24. 日本の医療費の見通しは暗い

25. 日本は世界一のDtoC遺伝子検査マーケットである
23andMeは世界58カ国でサービス ※ただし日本以外

26. 日本は世界一のDtoC遺伝子検査マーケットである
23andMeは世界58カ国でサービス ※ただし日本以外

28. ゲノム解析ワークショップ

29. パーソナルゲノム教育に向けて
• 2007年11月 23andMe サービス開始
$999
• 2007年12月 冨田教授に彼のゲノムを使った授業開催の承諾（口頭）を得る
• 2011年５月 BGIでの全ゲノム解読交渉開始
• 2012年10月 冨田ゲノム解析開始
• 2012年２月 冨田ゲノム解析完了・塾内調整終了
• 2012年４月 ゲノム解析ワークショップ開始

30. ゲノム解析ワークショップ
• 学部1年生（1学期目）を対象とした創造実践科目
• 約５０∼７０名履修
• 前半の講義を通じ、SNP解析の基礎を実習形式で学ぶ
• グループワークで興味のある事象を解析する
• パーソナルゲノムの教材として「冨田勝」のゲノムを用いる
• 最終プレゼンで本人が登場
• 「環境情報学の創造」でダイジェスト講義（約500名受講）
http://gc.sfc.keio.ac.jp/cgi/flv/flv_play_gc.cgi?
2012_25027+09+1

31. ゲノム解析ワークショップ
• 冨田ゲノムを教材として利用
• 計算科学・工学・医学博士
• 元環境情報学部 学部長
• メディア露出が多い
• サイエンスアイ
• アサヒ スーパードライ

32. ゲノム解析ワークショップ
• 冨田ゲノムを教材として利用
• 計算科学・工学・医学博士
• 元環境情報学部 学部長
• メディア露出が多い
• サイエンスアイ
• アサヒ スーパードライ

34. 講義の概要
1.
講義：
イントロダ
クション
・「パーソナルゲノム」とは
・DNA / ゲノム解析の実際
・予防医療とパーソナル創薬
・倫理的・社会的問題点
2.
講義・実習
パーソナルゲ ムから
ノ
わかること
・変異の種類（SNP/IN-DEL/SV/CNV）
・SNPの基本（sense/haplotype/GWAS)
・実習：SNPedia→dbSNP→BLAST
例：アルコール代謝・ワーファリン
3.
講義・実習
DNA配列の検索と比較
8.
講義・実習
新規SNPの探索
・dbSNPにない新規SNPの解析
・ゲノムネットワーク（PPI/PDI）
文献共起（Jabion）共発現
・missenseのSNP/ドメインのSNP
ディスカッションボードで
詳細を議論（生理的作用→遺伝子）
7.
5.
遺伝子のネットワーク
・ある表現型の原因遺伝子を検索
・遺伝子とSNPs
・情報・資料検索法
・実習：EGFR（イレッサ薬効）
・実習：PharmGKB, OMIM, Jabion
・SNPsのある部位を調べる
実習：Pfam、MAFFT（進化的保存） ライフサイエンス統合データベース
5 6人のグループを決定
6.
講義・実習
遺伝子の探し方
4.
11.
・多因子型表現型（＆後天性）
・遺伝子のネットワーク・パスウェイ
・実習：KEGG, coxpresdb, BioGPS
例：二型糖尿病
ディスカッションボードで
興味のあるテーマを発表 詳細を議論（テーマ→生理的作用）
9.
10.
グループの名前
講義・実習
13.&14.
12.
中間発表
ここで以下を発表してもらう
グループワーク
・何をどこまで明らかにしたいか
・そのテーマについてこれまでにわかっていること
・そのテーマをどのように遺伝子で解析していくか
最終発表
最終発表とは別に、個人評価のための
レポートを提出してもらう
・これまでの解析の担当部分のまとめ
・「パーソナルゲノム」の倫理的課題
など。

35. グループワークの概要
1.
2.
3.
4.
5.
6.
興味のあるテーマを自分たちで考える
そのテーマを要素に分解する
各要素を生理的作用に繋げる
生理的作用を遺伝子に繋げる
遺伝子のSNPを解析する
総合的にリスクを評価する
例：冨田さんの職業診断
職業（学者、アスリート，営業職）
要素（頭の良さ、体力、コミュニケーション能力）
生理的作用（記憶力、筋力、大脳発生）
遺伝子（SORCS1, ACTN3, MET)

36. 授業デザインとねらい
• genotype - phenotypeの関係の難しさを体験を通して伝える
• 最初にSNPレポートから入らない
• 必ず「表現型」から入り、最後にSNPに到達する
• 市民としてのリテラシー
• 占いに終わらせない

37. これまでに学生達が取り組んだテーマ
・職業適正診断
・オリンピックに出るならどの競技？
・冨田さんのルーツを探る
・冨田さんの身体的特徴
・冨田さんの生活習慣病
・冨田さんの４大成人病
・希少疾患と治療薬の可能性
・アレルギーチェック

38. 当日の様子のビデオ

39. Saliva collection
Oragene
Whole genome resequencing
90bp paired, 4 lanes (each 180 million reads)
Total: 130 billion bp (x40)
DNA extraction
purification
Illumina HiSeq2000
Adapter/Quality Filter
SOAPsnp
SNP
Samtools
IN-DEL
ReadDepth
CNV
4,036,647 2966 novel exonic SNPs
2,058,300 intronic
1,916,893 intronic
18,682 exonic
608,966
Mapping with BWA
Merge/Sort/Duplication
BreakDancer
SNV
1,279
2,131

40. BLAST Server
同定したSNPを元に、母方、父方そ
れぞれのゲノム配列を再構築。これ
をもとに、BLASTサーバを立ち上げ
た。サーバはパスワードやIPで厳重
に管理する。１年生向け授業なので
プログラミングは困難。ウェブでで
きることを中心に。

44. 38
病気・特徴
遺伝子
SNP
SNPedia
no
PharmGKB
OMIM
no
NCBI Entrez
yes
冨田さん
独自のSNPs
yes
missense?
dbSNP
yes
ドメイン
Pfam
BLAST
病気・特徴
遺伝子
KEGG
coxpresdb
関連遺伝子
ゲノム解析ワークショップ
jabion
進化的保存
MAFFT
立体構造
garnier

45. 日本初！個人ゲノムをSRAに公開！
• SUBMISSION: DRA000583
• 2012年７月末公開
• CCD/CCR形式によるMedical Recordも合わせて公開！

46. 40
ゲノム解析ワークショップ

47. 40
ゲノム解析ワークショップ

48. gaou@sfc.keio.ac.jp

49. 山形県
鶴岡市
Tsuruoka City