Publication Reviews

新しい治療薬の開発は、作用機序（薬物の活性機序、薬物の患者特異的な効果と毒性の予測、コンパニオン診断と併用薬の開発）をよりよく理解するためのゲノム情報の活用にかかっています。次世代シーケンス（NGS）技術の出現と共に、最近になってより理解が得られるようになった遺伝的不均一性によって、創薬戦略について新しい方向性を見出すことが期待されています。創薬研究をリードする最新の研究論文を取り上げています。

ゲノム編集技術の応用は、基礎研究に留まらず医学研究や農学、環境研究にまで広がっています。ただしその効果と安全性は特異性に依存するため、オフターゲット効果を検出し、減らす努力が不可欠です。NGSはゲノム編集効果の測定だけでなく、オフターゲット効果の測定にも威力を発揮します。最新の応用例紹介だけでなく、特異性の測定法、ご研究ワークフローへのゲノム編集技術の組み込みなどを解説した論文集をご覧ください。

シングルセル（1細胞）単位で組織のシーケンスが行われるのは、主に細胞系統と残存病変の検出が最も重要となるがん研究です。 また、神経発生や免疫学といった非常に複雑な生体系に関する知見を深める上でも、これらのアプローチが用いられています。 本文書では、イルミナのテクノロジーを使用したシングルセルシーケンスや微量サンプルのアプリケーションや手法に関する最新論文を取り上げます。

シングルセルシーケンスの推進力は、そのほとんどが細胞系譜や残存病変の検出が最重要課題となるがん研究に由来しています。神経発生や免疫系など非常に複雑な生物学的システムの理解を深めるために、同様のアプローチが用いられています。 本文書では、イルミナの技術を使用したシングルセルのシーケンスおよび超微量サンプルの解析に関する最新論文を取り上げます。

シーケンステクノロジーの出現以来、DNAの働きを評価するための技術は考案され、改善され続けています。 今では、配列再構成、DNA切断、微量DNA、メチル化パターン、DNA-タンパク質相互作用、タンパク質間相互作用などを研究するために特化された方法を利用できます。 本DNAシーケンス手法論文集では、各プロトコールの利点と問題点およびフロー図、そして関連論文を取り上げています。

RNAシーケンス法は、群を抜いて最も多く引用されているNGS手法であり、RNA転写産物の存在量およびシーケンスを明らかにします。 遺伝子の発現と制御に関するそれらの詳細情報は、疾患の状態や治療への反応、またはさまざまな環境条件下において発生する変化を明らかにすることができます。 本論文集では、転写産物、RNA-タンパク質相互作用、RNA修飾、RNA構造、および微量RNAの解析に関連するプロトコールのフロー図、利点および欠点、および関連論文を取り上げます。

複雑性疾患は、複数の遺伝的要因および環境的要因により引き起こされます。 複雑性疾患は、特定の遺伝モデルに従っておらず、通常は集団における発生頻度が高いため、メンデル形質（単純な遺伝形質）とは区別されます。 このような疾患には遺伝性の高いものもありますが、現在分かっている遺伝子バリアントでは推定遺伝率の一部しか説明できません。 本論文集では、ゲノムテクノロジーとNGSが複雑性疾患の研究にいかに役立つかを総括します。

ゲノム選抜は農業の世界を根本的に変えています。 ゲノムテクノロジーは、環境変化、人口増加、および栄養需要の増大などの課題に取り組む上で欠かせないツールとなるでしょう。 本論文集では、ゲノム選抜の応用を取り上げ、農業分野におけるNGSの登場以来、達成された最近の成果を概説します。

シーケンス情報により、がんゲノムに関する知識はすでに飛躍的に向上しています。 シーケンス情報を利用することで、腫瘍細胞とそれを取り巻く微小環境との間の相互作用を理解することもできます。 RNAシーケンスを用いた発現解析は、腫瘍環境においてどの経路が活性化されるか、どの経路ががん細胞の増殖、生存、浸潤、転位、および免疫抑制に関与しているのかを特定するのに役立ちます。 免疫療法と併せてこれらの経路をターゲットとすることで、有望な治療戦略が得られる可能性があります。

メタゲノミクスムは最も急激な成長を遂げている科学専門分野の1つであり、ラボでは培養不可能な微生物のDNAを研究します。 近年のシーケンステクノロジーの向上により、環境サンプルまたは臨床サンプルから直接得られた個々の微生物から特別な培養法を使用することなくほぼ完全なゲノムアセンブルを得ることができました。 このようにメタゲノミクスムのシーケンス情報が急増したことで、微生物集団およびそれらが環境と人間の健康に及ぼす影響に対する新たな認識が生まれました。

次世代シーケンサーテクノロジーは、数千種類もの生物を同時に解析することが可能で、特にメタゲノム解析に最適であることが実証されています。それゆえ、微生物ゲノムのシーケンスは、すでに日常的に容易に行われるようになりました。今では、単一細胞のシーケンスも可能となっています。

次世代シーケンサーは、患者のゲノムを個人ごとに客観的に解析し、疾患原因となる可能性を持つ変異を検出できるツールとして、高い関心を集めています。次世代シーケンサーは新規突然変異またはペネトランスの高い希少疾患の発見に最適ですが、同時に複合性疾患の解明において長年待ち望まれていたブレイクスルーをもたらす可能性を持っています。加えて、判断が難しい臨床症状の解釈に、共通の標準化されたアプローチを提供するという大きな利点があります。

癌の理想的な治療とは、腫瘍の特異的な分子機構を標的としてデザインされたプロトコールに基づき、かつ患者の寛容性が高い治療とされます。しかし、複数の異なる分子機構が同一の臨床的症状として現れる可能性があること、また患者の癌治療に対する寛容性には大きな個人差があることが、癌治療において困難な課題となっています。最近の文献からは、癌の遺伝学、テクノロジー、および治療開発における進歩により、癌の臨床判断が試行錯誤的な予測からエビデンスに基づくものへと変化している様子がうかがえます。

次世代シーケンサーを用いた全ゲノム解析は、臨床所見の予備知識を必要とせずに、一つのアッセイで感染性病原体の検出と同定を可能とします。さらに同一のアッセイにより、抗生物質耐性、病原性および病原体の起源に関する情報を入手することも可能です。すべての微生物に対する普遍的なテスト法は、簡便で統一的なワークフローを提供し、しかもそのワークフローを客観的かつ操作する者の技能に左右されず、検証と制御が容易なものとします。より正確な診断および治療は、入院期間の短縮ならびにより適切な判断に基づく抗生物質の使用につながりますが、 究極的には、治療レベルの改善という恩恵を受ける患者に最も大きな利益をもたらします。

次世代シーケンサーは、一塩基対レベルの分解能でのゲノム解析が可能であり、ゲノム異常検出に最適な汎用ゲノム解析ツールとなっています。さらに次世代シーケンサーにより、発現量、スプライスバリアント、ノンコーディングRNA、DNAメチル化、およびタンパク質と核酸の相互作用も同一装置で測定することが可能です。これらすべての情報を組み合わせることにより、腫瘍の分子生物学を包括的に理解することが初めて実現するのです。

小さなサイズのゲノムを取り扱い,比較的シンプルなデータ解析を行う微生物研究室において、次世代シーケンサーは特に有用です。シーケンスでは結果をゲノム遺伝子座およびその生物学的影響の潜在的解釈に直接関連付けることが可能であり、このためシーケンスは他のすべての実験室的測定とは異なる魅力的な方法となっています。

次世代シーケンサーは、いまや新規ウィルスをたった1回のランで検出、同定、そして定量まで行うことのできる強力なツールとなりました。実際、ヒト組織に関与する感染性が疑われる因子の検出に使用できるほど感度は高く、ウィルス転写物の頻度が100万分の1に満たない場合 でも検出が可能です。幸いなことに、ディープシーケンスの際にウィルスDNAやRNAが同時にシーケンスされたため、これが数多くの新規ウィルス発見につながりました。観光や貿易におけるグローバル化に加え、気候変動とその媒介者分布への影響が人畜共通伝染病の出現と再出現を促進する現在、この技術の貢献が非常に期待されています。