何百ものサンプルをシーケンスして、新しいバリアント、生物学、新しい治療法に関する洞察を得る

はじめに

重要な洞察と発見は、ゲノムシーケンス法の力を利用して大規模な患者データセットを生成し、解析する場合に生じます。2014年1月、Regeneron Pharmaceuticals and Geisinger Health Systemは、ゲノム解析を使用して薬剤開発と患者ケア能力を向上させることに重点を置いたパートナーシップを発表しました。¹ このパートナーシップの下、Regeneronは、GeisingerのMyCodeプログラム²で少なくとも25万人の患者から採取したDNAサンプルをシーケンスし、この情報を電子医療記録と結び付けて、新規遺伝子発見とゲノム医療の実施を促進します。

また、2014年1月には、Regeneron Genetics Center（RGC）が設立され、医学的に関連する遺伝関連のために患者から同意を得た他の臨床データを抽出しました。RGCの研究者は、HiSeq 2500システムとInfinium HumanOmniExpressExome BeadChipアレイを使用して患者データを解析しています。RGCは、大規模なエクソームシーケンスの力で、さまざまなヒト疾患を引き起こす遺伝子や、その一部が医薬品開発の新しいターゲットとなる可能性のある遺伝子を同定したいと考えています。Regeneronは、世界クラスのマウス遺伝学プログラムを有しており、希少な遺伝性疾患に対するArcalyst（リロナセプト）や高コレステロール血症に対するPraluent（アリロクマブ）など、いくつかの成功した薬剤の生産に役立つ遺伝学主導の創薬および開発プラットフォームを使用しています。

iCommunityは、RMCのバイスプレジデント兼共同責任者であるAris Baras医学博士と、RMCのシーケンスおよびラボオペレーション担当シニアディレクターであるJohn Overton博士と、このパートナーシップにおけるRegeneronの活動と、ゲノミクスが遺伝子関係と疾患相関の理解を深める方法について話しました。

Q：RGCの創設のきっかけとなったものは何ですか？

Aris Baras（AB）： Regeneronは、30年近く前にマウスとヒトの遺伝学に取り組んできました。当社は、最近の技術的進歩がこの分野に新たな最前線を開拓し、必要としている患者のための新薬の開発に与える影響を増大させていることに気づきました。当社には、創薬における課題に取り組むための新しいテクノロジー、例えば当社独自のVelociSuite抗体プラットフォームの活用と構築の歴史があり、RGCの構築においても同様のアプローチを取ってきました。医薬品開発における残りのボトルネックの1つは、それらに対する治療薬を探索し開発するための最適な新しいターゲットを特定することです。ヒト遺伝学は、新しいターゲットの同定、または既存のターゲットや医薬品開発プログラムの検証に重要なリソースです。当社のパイプラインの大部分には、ヒトの遺伝子発見に由来するターゲットやプログラムが含まれます。RGCは、このプロセスをより強力かつ効率的にするために構築されました。

Q：ハイスループットシーケンスは、RHCにおけるあなたの目標にどのような価値をもたらしますか？

AB： これまでに、Regeneronの開発活動に最も役立ったのは、関心のある表現型に影響を与える可能性のある遺伝子の実際のバリエーションを調べることでした。そのためには、数十万人ではないにしても数十万人の個人を大規模シーケンスして、集団で非常にまれなこれらの大規模効果の変異を特定する必要があります。希少で重要かつ機能的な変異を検出し、疾患と関連付けることで、新しいバリアント、新しい生物学、新しい治療法に関する洞察を得るには、ハイスループットテクノロジーが必要です。

希少で重要な機能的変異を検出し、疾患と関連付けることで、新しいバリアント、生物学、新しい治療法に関する洞察を得るには、ハイスループットテクノロジーが必要です。

Q：なぜGeisingerとRegeneronはMyCodeCommunity Health Initiativeと提携したのですか？

AB： 我々は、厳格で長期的な健康記録と組み合わせた、ゲノムシーケンス情報の大規模で包括的なデータベースを構築したいと考えていました。ペンシルバニア州中央部と北東部に住む約400万人が、ガイジングヘルスシステムを通じてケアを求めます。そのため、Geisingerには強力な表現型データベースがあり、顧客コミュニティとの信頼関係があります。患者の多くは、MyCode Community Health Initiativeに参加する意思がありました。Geisinger Health Systemには数十年にわたる多世代にわたる健康記録があることがユニークです。ほとんどの家族はペンシルベニア州に住んでいます。シーケンスした患者のうち、平均で10年以上の健康記録があります。

Geisingerはまた、電子カルテの採用におけるパイオニアでもあり、現在は分析および研究目的での電子カルテの使用におけるリーダーです。そのため、パートナーシップにより、シーケンスを受けたすべての個人と、その健康記録の膨大なデータベースをまとめました。

Q：GeisingerとRegeneronは、個人として、また共同で、何を得たいと考えていますか？

AB： Regeneronにとって、このパートナーシップは、ヒトの遺伝学を研究することで、医薬品開発の取り組みの指針となる可能性があります。Geisingerには遺伝学研究に関わってきた長い歴史があるため、このパートナーシップは既存の研究プログラムの上に築かれています。また、ゲイジングは、ゲノミクスや臨床遺伝学を利用して、患者にサービスを提供し、その医療システムをより良く運営する上でも前向きな考えを抱いています。Geisingerは今年、創立100周年を迎えたばかりで、その遺産にはこれらの革新的なゲノミクスプログラムが関わっている可能性があると考えています。

Q：参加する患者にとって、このパートナーシップはどのような価値がありますか？

AB： Geisingerは、これらのCLIA*で確認された遺伝学所見の一部を返却するよう、医師と遺伝カウンセラーにトレーニングを実施しています。そのため、一部の患者にとっては、重要な健康情報をすぐに入手できる可能性があります。それ以外にも、多くの人が参加すると思います。なぜなら、彼らは、いつかすべての人にとってより良い治療と医薬品につながるであろう、長期的で有意義な研究に貢献しているからです。Geisingerのシステムの患者は医療制度に非常に信頼を寄せているため、これらの人々に連絡を取り、興味深い疾患や、より詳しく知りたい興味深い遺伝子型を持つ人々に関する臨床研究をさらに行う機会があります。これらは、医薬品開発プロセスにおける重要なステップです。

Q：これまでにいくつのサンプルをシーケンスしましたか？また、5年後に何サンプルをシーケンスしたいですか？

AB： これまでに60,000のGeisingerサンプルをシーケンスし、今後数年以内に250,000のシーケンスを行う予定です。

Q：これらのサンプルのシーケンスの結果として、新しいバリアントを特定しましたか？

AB： 私たちは多くの発見をしています。RGCとGeisingerの研究者は最近、ANGPTL4遺伝子の不活化変異がヒトの冠動脈疾患（CAD）リスクの有意な低下と関連していることを示す論文を発表しました。³この論文は、この共同研究から生じる多くの著名な査読論文の中で初めての論文となることを願っています。

Q：ANGPTL4とは何ですか？また、それに関連する条件は何ですか？

AB： ANGPTL4は、リポタンパク質リパーゼ（LPL）を阻害するタンパク質をコードします。LPLは、食品由来の脂肪の一種であるトリグリセリドの分解に関与する酵素です。研究により、LPLの活性化は循環トリグリセリドの減少につながることがわかっており、そのレベルの上昇は虚血性心血管疾患の独立した危険因子と考えられています。ANGPTL4を不活性化する遺伝子変異は、LPLの活性化、循環中性脂肪の低値、心血管疾患のリスク低下につながるという仮説が立てられました。我々は、遺伝子解析と機能モデリングを通じてこの仮説を検証しようとしていました。

“HiSeq 2500システムは信じられないほど信頼性が高く、実行のたびに高品質のデータを生成します。”

Q：マウスの研究でさらに追求したANGPTL4の特定のバリアントは何ですか？

AB： これまでANGPTL4を不活化することが知られていたp.E40K変異のコピーが1つまたは2つある人は、CADのリスクが約19%低いことがわかりました。新たに同定した、ANGPTL4機能喪失変異が13個ある患者でも、CADリスクがほぼ45%低下しました。当社独自のVelociGeneテクノロジーを使用して、ヒトの遺伝子所見をサポートする動物モデルを開発することができました。VelocImmuneプラットフォームを使用して、マウスおよび非ヒト霊長類のトリグリセリドレベルを低下させるANGPTL4のヒトモノクローナル抗体阻害剤を作成しました。

Q：研究にHiSeq 2500システムを選択された理由は何ですか？

ジョン・オーバートン（JO）： 弊社は、その豊富な経験とデータの一貫性に基づいて選択しました。HiSeq 2500システムは信じられないほど信頼性が高く、実行のたびに高品質のデータを生成します。数千のサンプルを同時にシーケンスできます。HiSeq 2500システムを高出力モードで実行し、エクソーム設計のターゲット塩基の少なくとも85%で20×カバレッジの深度までシーケンスすることを目指しています。

Q：どのような場合にHumanOmniExpressExome BeadChip解析を実施していますか？

JO： HumanOmniExpressExomeジェノタイプキットを使用したGeisingerサンプルで行ったエクソームシーケンスを補完します。すべての集団ベースの研究でこれを行います。BeadChip解析とエクソームシーケンスを実行することで、低いアリル頻度までのコーディングとノンコーディングのバリエーションが得られます。

Q：エクソームシーケンスに加えて、RNA-Seqも実施していますか？

JO： これまでのところ、RNA-Seqはほとんど実施していません。しかし、Geisingerと協力して、ヒトサンプルを用いたこれらの研究の強化を開始しています。

Q：Regeneron/Geisingerパートナーシップにおける次のマイルストーンは何ですか？

AB： パートナーシップにはいくつかの数字的なマイルストーンがあります。例えば、今後数年間で25万人の患者をシーケンスすることを目指しており、これにより疾患に関与するさらに多くの遺伝子の発見と理解に役立つでしょう。また、結果とインパクトのある発見が、私たちにとって何よりも重要な段階にあります。パイプラインを前進させるだけでなく、科学を進歩させ、研究を通じて患者に利益をもたらしたいと考えています。これらのプロジェクトが、満たされていないニーズの大きい領域で重要な新しい治療法の開発を可能にし、世界中のガイジング病患者や人々に利益をもたらすことを願っています。また、より深い表現型解析の取り組みについても考えています。Geisingerには、膨大な数の臨床記録と表現型データがあります。分子フェノタイピングなどの新しいイニシアチブを検討しています。このプロジェクトでは、RNA、プロテオミクス、メタボロミクスのデータを追加して、遺伝子と疾患の関連性を築く能力を強化することができます。

“BeadChip解析とエクソームシーケンスの実施により、コーディングとノンコーディングのバリエーションを低いアリル頻度まで減らすことができます。”

Q：このパートナーシップの結果は、さまざまな病状の診断、予防、治療における新しい選択肢の基盤をどのように築くのでしょうか？

AB： 基礎と土台はすでにそこにあります。Geisingerには、検証済みの所見や遺伝子結果を取得し、それらを患者に戻すためのCLIAインフラストラクチャが既にあります。このプログラムは本当に拡大しています。また、CLIAによって検証された病原性バリアントを取り込み、臨床表現型と関連づけてから、ClinVarなどの公開データベースにこれらの所見を投稿します。Geisingerが持つプログラムの規模のおかげで、このデータはこの分野に大きく貢献することになります。

私たちの目的において、Regeneronは、遺伝子発見から治療法の開発や商品化まで、PCSK9阻害剤のようないくつかのプログラムですでに成功していますが、RMCはこのプロセスをより効率的にし、より短くできると期待しています。当社は、パイプラインのすべてのターゲットに取り組み、新しいターゲットを特定するため、このような規模で事業を行っています。当社は、疾患との関連に関する新しいヒト遺伝学のエビデンスを提供することで、既存のターゲットを理解し、プログラムを進める上で大きな進歩を遂げました。全体として、私たちは、重要な新薬を迅速かつ繰り返し患者に提供するという目標において、Regeneronの強力なR &Dエンジンに貢献できることを嬉しく思います。

この記事で言及されている製品とシステムの詳細はこちら：

HiSeq 2500システム、www.illumina.com/systems/sequencing-platforms/hiseq-2500.html

Infinium HumanOmniExpressExome BeadChip、www.illumina.com/products/by-type/microarray-kits/infinium-omni-express-exome.html

参考文献

1. BioIT World, Regeneron Partners with Clinical Network on Large Genetic Study、2014年1月14日。
2. MyCode Community Health Initiative。Geisinger. www.geisinger.org/mycode . 2016年5月9日にアクセス。
3. Dewey FE, Gusarova V, O’Dushlaine C, et al. ANGPTL4の不活性化バリアントと冠動脈疾患のリスク N Engl J Med. 2016;374:1123–33。