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ゲノミクスは世界の主要な死因を阻止できるか?

2つのDRAGENにより、Cardio-CAREはハンブルクの心疾患をよりよく理解するために1ペタバイトのデータを使いこなすことができます

ゲノミクスは世界の主要な死因を阻止できるか?
2022年10月20日

何十年にもわたり、心血管疾患は依然として死因の第1位にとどまっています。2019年だけでも、冠動脈性心疾患、心不全、脳血管疾患などの疾患を含む心血管疾患(CVD)により、世界中の約1,800万人が死亡しました。これらの死亡のほとんどは、心臓発作または脳卒中によるものです。

CVDの新規発症率は、予防および治療戦略の改善により着実に減少していますが、高齢化により現在もCVDの罹患率は増加しています。ドイツは、心臓病で世界第14位にランクインし、経済協力開発機構(OECD)諸国では10人に1人が心臓病で死亡しています。

このような広範な問題には、集団規模での注意が必要ですが、分子レベルでのレーザーフォーカスも必要です。スイスの非営利研究機関Cardio-CAREの科学ディレクター兼CEOであるAndreas Ziegler教授は、ハンブルクに住む数千人の人々の健康をゲノミクスで研究しています。Davos湖の近くに位置するCardio-CAREは、特に薬物ターゲットの同定と、CVDの診断と予後を改善するためのツールの開発を目的とした心血管研究に特化しています。特定の心血管疾患につながるメカニズムをよりよく理解すれば、治療や予防の概念を導き出すことができるでしょう、とZiegler氏は述べています。“関与している可能性のある新しい遺伝子を特定できるとしたら、例えば、ある人が若い時に心筋梗塞を発症したかどうかは、薬物の潜在的な標的となる可能性があります。”

表現型データの豊富さについて考えてください。既存の遺伝子データを何年も解析することができます。

世界最大のローカルコホート
Cardio-CAREは、物流の巨匠であるKlaus-Michael Kühneの頭脳です。彼の祖父は、世界最大級の第三者ロジスティクス企業であるKühne + Nagel International AGを共同設立し、ModernaのCOVID-19ワクチンを世界中に配布していました。“物流と輸送に関しては、私の視点では、Kühne氏はドイツとヨーロッパにとって最も重要な人物です”とZiegler氏は述べています。1970年代に、Kühneの親しみは、Cardio-CAREに資金を提供するKühne Foundationを設立しました。

Kühneの誕生地は現在、世界最大の集団ベースの地域コホート研究の中心にあります。Hamburg City Health Study(HCHS)は、現在までに17,000人を超える45~75歳のハンブルク居住者を登録しており、参加にはコミットメントが必要です。この研究のユニークな特徴の1つは、広範で包括的な表現型解析です。したがって、ベースライン検査は1人あたり6~7時間続きます。各被験者は、2Dおよび3D心エコー、肺機能検査、歯科検査、皮膚スクリーニングなどの詳細な評価を受けます。また、神経学的および心臓磁気共鳴画像法(MRI)検査も受けていただきます。

Cardio-CAREは、8,000人を超える研究参加者から、また若年の心筋梗塞(MI)などの特定の心血管疾患を持つ約1,000人の患者から全ゲノムシーケンスデータを受け取っています。このデータにより、Ziegler氏と彼のチームは、例えば、MIを持つ被験者が集団ベースの対照よりも頻繁に特定の変異を含むかどうかを調べることができます。Ziegler氏は、表現型データの豊かさについて考えます。既存の遺伝子データを何年も解析することができます。

DRAGENを入力します
HCHSは2019年11月にチューリッヒで最初のシーケンスを実施し、同時に約150キロ離れたダボスでCardio-CAREが大きな障害に直面し始めました。1つは官僚主義的なものでした。スイスは欧州連合に属していないため、必要なデータ保護と文書交換を完了するために余分な時間がかかりました。もう1つはテクノロジーです。彼らは、9,000のサンプルの生シーケンスデータを処理、解析、保存できる高性能コンピューティングクラスターをセットアップする必要がありました。これは推定ペタバイトの価値、または約1,000台のノートパソコンの容量です。

Cardio-CAREは2台のイルミナDRAGENサーバーを購入し、データ処理時間を約120日に短縮しました。さらに、DRAGEN ORA圧縮ソフトウェアにより、ストレージフットプリントが約80%削減されました。生データは、50台ではなく10台以上の外付けハードディスクにアーカイブできるようになりました。

Cardio-CAREチームは、高速なWGSデータの二次解析のためにDRAGENを使用することを決定しました。プロジェクトの過程で、チームはDRAGENの高い精度も観察しました

Zieglerは、バイオインフォマティクス、コンピューターサイエンティスト、生物統計学者を含む10名のラボを設立しました。これらのラボでは、データの準備、解析、処理を行う上で、コンピューターベースのトレーニングと解析スキルが不可欠であることが証明されています。ハンブルク・エッペンドルフ大学医療センターの2名の教授(Kühne Foundationが資金提供)は、Cardio-CAREの取り組みに関連し、Cardio-CAREの重要な要素を代表しています。Stefan Blankenberg氏、University Heart and Vascular Centerの心臓学科長、Raphael Twerenbold氏は、ゲノミクスとバイオマーカー研究に重点を置いた臨床心臓学の教授を務めています。

約3年の準備が終わった今、彼らは表現型データと遺伝子データを融合させ、臨床に焦点を合わせた最初の真のデータ解析を開始しています。長い道のりでした。Zieglerは、この重要なデータを研究する機会を与えてくれた同僚全員とKühne Foundationの努力に感謝しています。いつか、心血管疾患の診断、予後、治療にグローバルな影響を与える可能性があります。

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