2024年8月7日
ポッドキャストのMendelspodは、バイオテクノロジーとプレシジョンメディシンにおける最新動向を扱っています。13シーズン、10年以上にわたり、ホストのTheral Timpson氏は、サイエンティスト、エグゼクティブ、ジャーナリストらと、これらの分野を牽引する重要なアイデアや最新テクノロジーについて、長時間のインタビューを行ってきました。
イルミナとGenomeWebとのパートナーシップを通じて、Staff Bioinformatics ScientistのBret Barnesは、最近のエピソードでTimpsonのゲストとして登場しました。
Mendelspodエピソード“The Actionable Epigenome with Bret Barnes, Illumina”を聴く
Barnesは医療従事者とエンジニアの家庭で育ったため、カリフォルニア大学サンタクルーズ校でバイオインフォマティクスを学んだ際、それを両分野の理想的な融合と感じました。彼はSolexaに入社し、2007年にイギリスのケンブリッジに移りました。イルミナが同社を買収したのと同様、以来イルミナに勤務し、DNAメチル化製品に取り組んできました。
彼は研究用のInfiniumメチル化スクリーニングアレイの開発に貢献しましたが、当初は構造変異の検出に興奮しており、メチル化の本当の価値を十分には理解していなかったと語っています。「学校で習ったのですが、実際に実行可能であるとは知りませんでした。」
エピジェネティクスとは？
すべての細胞が同じゲノムを持ちながら、体の各器官系の細胞はこれほど異なるのでしょうか？ DNAの塩基配列だけでは、その細胞がどの種類の細胞かはわかりません。そのため、メチル基と呼ばれる特定の化学物質が、その細胞の機能に応じて異なる遺伝子の発現方法をどのように制御しているかを調べる必要があります。これらのマーカーとその活性は、根底にあるDNAシーケンスを変化させませんが、エピジェネティクスと呼ばれます。
Barnesは、母集団規模で270,000のメチル化部位を解析できるInfiniumリサーチアレイが市場で他に類を見ない性能を備えていると自負します。その理由を尋ねたところ、彼はいくつかの要因、特にアレイのプローブ数が多いと答えています。「アレイに配置されるプローブは、単にバイオインフォマティクスでうまく機能すると予測されただけでなく、実際に検証して効果があることを確認しています」と、彼は語ります。アレイのスクリーニングプロセスでは、ほとんどの実験で非常にクリーンなプローブセットが得られ、解析が容易になります。
エピゲノムから何を学ぶことができますか？
Timpsonは、臨床現場では、患者とその臨床医が患者の遺伝情報を得た後でも、エピジェネティック情報も加えることで、治療の方針が変わる可能性があると示唆しています。
研究のコミュニティーで大きな注目を集めているエピジェネティック研究の応用の1つがGrimAgeです。これは、環境や経験に基づき、実年齢に応じて変化する人のエピジェネティック年齢を予測するモデルです。「予測できるという点では、少し怖い部分もあります」と、Barnesは言います。「自分がいつ死ぬかは、プラスマイナス3年くらいだと思います」
（自分のエピジェネティック年齢を知りたくない人でも、ペットの年齢なら知りたいかもしれません。Embarkのような企業は、同様のモデルを用いてペットの年齢を推定するサービスを提供しています。）
また、Barnes氏はドイツのDKFZグループが行っている有望な研究についても述べています。DKFZはDNAメチル化を使用して脳腫瘍を分類できます。また、米国退役軍人省との共同研究では、メチル化データが経時的に、心的外傷後にストレス障害の発症や重症度とどのように相関しているかを調査しています。
エピジェネティクスの将来の応用
Barnesは、イルミナ社の技術の将来について、細胞が死んだ後に血流中に放出される細胞外DNA（cfDNA）断片のシーケンシングに最も大きな可能性を見出しています。cfDNAは、リキッドバイオプシーや出生前診断に有用です。彼は、Infiniumメチル化アレイにおけるcfDNAシーケンシングの研究に大きな可能性を見出しており、エピジェネティック検査の急速な拡大が訪れると予測しています。
cfDNAのシーケンスデータは、がん予防にも使用できる可能性があります。Barnesは、がんを疾患ではなく、不可避の生命の事実として捉えていることを認めています。しかし、がんに打ち勝つ最善の方法は、がんを早期に発見することです。「理論的には30億もの異なる可能性が存在するので、個々のがんに対する薬剤を考案しようとするのではなく、早期予防が鍵となります。」
cfDNAのメチル化パターンを調べることで、特定の体内組織の細胞が通常より速く死んでいるかどうかを知ることができます。例えば、肝細胞由来のcfDNAが他の臓器よりもはるかに多い場合、アルコール摂取の節度を促し、肝臓病を予防するための重要な早期警告として活用できるかもしれません。「ゲノミクスだけを見るだけではできなかったのです。メチル化を調べることでしかできません。」
Bret Barnesのようなバイオインフォマティシャンにとって、他のオミクスデータでメチル化データを視覚化および解析できることは、発見の可能性を最大化するために不可欠です。イルミナのアレイとバイオインフォマティクスの有効化の詳細については、ここをクリックしてください。
