拡張性の高いハイスループットアレイにより、中国のエスニックゲノムデータベースの開発が可能

はじめに

同じ地域、人種、家族のいずれであっても、遺伝的に同一な人間は2人もいません。ヒトゲノムのシーケンスは、ヒトの疾患において遺伝学が果たす役割と、環境、食事、行動がヒトの健康の遺伝学に与える影響についての理解を促進しました。また、民族間の固有の遺伝的差異にも光を当てました。中国深圳に拠点を置くWeGeneは、東アジアの人々、特に中国の民族の違いを理解することの価値を活かす、個人の遺伝子検査および集団ゲノミクス企業です。消費者に遺伝子検査サービスを提供するだけでなく、東アジアのゲノムデータベースを作成し、世界中の研究センターでヒトゲノム研究と個別化医療アプローチの開発をサポートしています。

2015年の設立以来、WeGeneは個人の遺伝子検査サービスを急速に拡大し、その結果得られたデータが東アジアのデータベースの基盤を形成しています。データベースには> 200,000の消費者データが含まれており、中国のサンプルがデータのほとんどを占めています。中国のお客様に独自の遺伝子プロファイルをよりよく理解し、祖先の完全な解析を提供するために、WeGeneはより多くの中国の民族グループを含むデータベースを拡大しています。Infinium Global Screening ArrayとiScan−(* Systemソリューションへの移行により、より高いスループットとより広範なゲノムカバレッジを実現したため、データベースは月あたり>15,000データで成長すると予想されています。WeGeneは、ラボの規模を拡大し、ワークフローの効率化を図るため、イルミナアレイラボサービスと協力しました。

iCommunityは、最高経営責任者のQiang Zhengと、最高技術責任者のGang Chen博士と、WeGeneの人物遺伝子検査サービスの急速な成長、中国の民族データベースの価値の増大、次世代シーケンス（NGS）が将来の遺伝子検査製品およびサービスの開発に果たす役割について話しました。

Qiang Zhengは最高経営責任者であり、Gang Chen博士は中国の深圳にあるWeGeneの最高技術責任者です。

Q：WeGeneの焦点と使命は何ですか？

チアン鄭（QZ）：WeGeneは、東アジアで最も成功している個人遺伝子検査企業の1つとして、オンラインチャネルマーケティングや特別イベントを通じて、消費者直販（DTC）検査サービスを顧客に提供します。私たちの使命は、検査サービスを通じて収集した遺伝子データを使用して、特に中国民族集団を対象に、ヒトの健康、疾患研究、および医薬品開発に新たな光を当てることです。

Q：中国のDTC遺伝子検査市場の状況はどのようなものですか？

QZ：中国のDTC市場は好調です。遺伝子検査サービスにアクセスする集団の割合は依然として非常に小さいものの、消費者の関心は急速に高まっています。市場に参入する企業は、その可能性から数多くあります。

Q：WeGeneはどのような種類の検査サービスを提供していますか？

QZ：当社は、データに基づく、科学に基づく、祖先に関する遺伝子評価、およびアレルギーなどの健康スクリーニングをお客様に提供しています。DNAデータと表現型データを統合して、データを詳細に調査、研究します。各顧客は、科学的根拠、研究結果、および対応する研究手法を概説したレポートを受け取ります。一緒に結果をレビューして、この情報が彼らにとってどの程度役立つかを判断します。

当社のお客様が提供するライフスタイル、表現型、および遺伝子型データは、中国の56の民族グループとその他の東アジアの集団すべてをカバーする、拡大するゲノムデータベースの基盤を形成しています。私たちの目標は、アジア人集団向けに最大規模のゲノムデータベースを構築することです。当社は科学研究機関と提携し、中国のお客様がさまざまなゲノム関連研究に参加できるようにしています。

"WeGene中国民族および東アジアのゲノムデータベース開発の目標は、個々の消費者ならびに世界中の研究機関の利益のために遺伝子検査技術の応用と研究を促進することです。"

Q：中国の民族ゲノムデータベースの作成はなぜそれほど重要なのでしょうか？

ギャングチェン（GC）：ゲノムテクノロジーは、健康や医学研究の多くの分野に大きな影響を与えてきました。しかし、現在入手可能なゲノムデータのほとんどは、中国の民族集団などの東アジアの集団から生成されていませんでした。異なるヒト集団集団のゲノムにはかなりのバリエーションがあり、これらの集団における疾患の発症、経過、予後の理解に影響を与えます。中国および東アジアの集団のゲノムデータの蓄積とリファレンスゲノムの作成は、個別化治療アプローチや診断アッセイの開発を成功させるために不可欠です。

Q：このデータベースをどのように作成していますか？

GC：遺伝子データを収集する際には、お客様と直接やり取りすることが重要であると考えています。ゲノムデータのみを持つデータベースの価値は限られています。中国のお客様と直接コミュニケーションを取ることで、遺伝、表現型、行動に関するデータを収集し、より包括的なデータベースを構築することができます。この種のデータベースは、中国の集団集団におけるゲノム研究の推進において最も価値があると考えています。中国および東アジアの集団集団の遺伝子研究とアプリケーション開発をサポートする基盤を確立し、ゲノムデータベースの規模を迅速に拡大したいと考えています。

Q：これらのデータベースの遺伝子データを取得するために、どのようなツールや方法を使用していますか？

GC：WeGeneは、FDAが承認した唾液サンプラーを使用して、採取、輸送、保管の品質を確保しています。ハイスループットマイクロアレイプラットフォームは遺伝子検査に使用され、データ品質管理と補完解析を行い、高品質の遺伝子データを生成し、東アジアおよび中国の民族参照ゲノムに情報を提供します。

Q：これらのデータベースの作成に使用した以前の方法やシステムの限界は何でしたか？

QZ：設立後初期の段階では、当社の検査量と成長率は小さくなりました。イルミナInfinium BeadChipやAffymetrixマイクロアレイなど、さまざまなソリューションを検討しました。最終的にはAffymetrixを選びました。

Q：異なるアレイソリューションに切り替えた動機は何ですか？

QZ：2年間の開発後、サンプル量は大幅に増加しました。このような大量のサンプルを迅速に処理する生産上の問題を抱えていました。高速でデータ品質を提供する、より効率的な生産プラットフォームが必要でした。

"効率性、品質、サービスを考慮して、イルミナのアレイソリューションを選びました。"

Q：なぜイルミナアレイソリューションを選んだのですか？

QZ：いくつかの遺伝子検査ソリューションをテストし、評価しました。当社のサンプル量予測、中国のDTCテスト市場の成長予測、データ要件に基づき、当社の最善のオプションは高性能アレイベースのプラットフォームでした。唯一の選択肢は、Infinium Global Screening Array（GSA）とiScanシステムで構成されるイルミナアレイソリューションと、他のベンダーのアレイソリューションでした。

最終評価では、23andMeからの1つを含むいくつかの海外の参考文献を入手し、アクセサリー関連の問題を調査しました。イルミナのアレイソリューションは極めて安定しており、世界中で大きなユーザーベースがあり、優れた技術サポートを提供しました。急速に増加するサンプル検査量によって悪化する生産バックログ、品質、および効率の問題を解決することができました。効率、品質、サービスに関する考慮事項に基づき、イルミナのアレイソリューションを選択しました。

Q：イルミナワークフローに切り替えた後、サンプル処理能力は増加しましたか？

QZ：イルミナのアレイソリューションにより、サンプルのターンアラウンドタイムは7営業日から3営業日に短縮されました。この大幅な効率改善により、サンプル処理速度<は2,000から15,000サンプル/週に向上しました。これは処理能力の大幅な増加です。

Q：Tecanリキッドハンドリングソリューションでイルミナアレイのワークフローを自動化する機能は利点でしたか？

QZ：アレイワークフローを自動化する能力は、私が最も重視するイルミナアレイソリューションの利点の1つです。自動化は、大量のサンプルを処理するという点で、将来の重要な問題です。

Q：イルミナのアレイソリューションで達成したデータ品質のレベルをお答えください。

GC：イルミナの研究、開発、および生産チームと協力して、当社のニーズを満たすさまざまなカスタムGSAを作成するために、特定のマーカーを追加しました。多くのカスタムマーカーの追加をリクエストしたとしても、これらのアレイのイルミナ合成は優れています。これらのカスタムGSAは、優れた安定性、相関性、および高いデータ品質を提供します。

" イルミナのアレイソリューションにより、サンプルのターンアラウンドタイムは7営業日から3営業日に短縮されました。"

Q：遺伝子検査にGSAを使用する利点は何ですか？

GC：WeGeneは、初期のGSAデザインディスカッションの一部でした。Broad Instituteが初期設計ソリューションを発表して以来、GSAはチップ設計コンセプトと設計基盤の点で主導的立場に立っています。

GSAは、中国および世界中の多くの商業および科学研究機関で使用され、大量のデータが蓄積されています。このデータ蓄積の規模と速度は、当面の間、増加し続けます。これにより、WeGeneはデータベースを作成する際に大きな利点を得られ、将来のグローバル研究データと互換性のあるデータを提供します。消費者および科学研究でGSAベースのチップを使用することにより、WeGeneはより良い結果を達成し、民族に特異的な疾患および健康関連マーカーを特定する機会を増やすことができます。

イルミナのアレイソリューションによって生成される高品質のデータは、お客様にも価値をもたらします。23andMe DTC検査の一部など、その他のInfiniumパーソナルゲノム製品は、米国で規制当局の承認を得ています。Infinium GSAおよびiScanシステムでパーソナルゲノム検査を実施することで得られた結果は、中国およびその他の地域で規制当局の承認を得るための当社の取り組みをサポートします。イルミナのアレイソリューションは、お客様に信頼できるDTC遺伝子検査を提供します。

Q：イルミナのアジアンスクリーニングアレイ（ASA）を使い始めましたか？

GC：ASAはまだ使い始めていません。イルミナと協力して、将来のWeGene遺伝子検査製品の開発をサポートする中国の民族グループ向けにカスタムASAチップを作成します。

Q：イルミナArrayLabコンサルティングサービスは、新しいラボワークフローを確立するためにどのような利点をもたらしましたか？

QZ：イルミナのArrayLabコンサルティングチームは、大規模生産ラボのオペレーションの計画と設計において豊富な経験を有しています。施設設計の確立や、効率的なワークフローに必要なシステム数の決定に役立ちました。消耗品の観点からは、サンプル量の増加をサポートするため、生産アレイの出荷スケジュールを作成するために協力しました。ArrayLabチームはまた、スケーラブルで高性能なラボに必要な人員配置と外部リソース予測、自動化とプロセス制御の要件の決定にも貢献しました。チームの経験とガイダンスにより、建設と開発プロセスで直面した可能性のある問題を回避できました。ArrayLabコンサルティングサービスチームは、成熟した確立されたモデルでラボを迅速かつ効率的に運営することができました。

Q：データ解析にはどのソフトウェアパイプラインを使用していますか？

QZ：イルミナはハイスループット解析ソフトウェアパイプラインの設計を支援してくれました。当社は、イルミナが提供する大規模ゲノミクスデータ工場向けの標準データ解析パイプラインを最適化しました。当社が生成するデータを効率的に処理するには、多数のコンピューティングノードが必要です。また、データの解析と解釈を可能にするために、いくつかのクラウドコンポーネントも開発しました。

"ArrayLabコンサルティングサービスチームは、成熟した確立されたモデルでラボを迅速かつ効率的に運営することができました。"

Q：DTC製品を拡大するための遺伝子検査の開発のためにNGSを評価していますか？

GC：WeGeneは、お客様に最新の遺伝子検査技術と最善の方法を提供することに重点を置いています。包括的な個人ゲノムデータを得るには、全ゲノムのシーケンスが必要です。NGS、特に全ゲノムシーケンス（WGS）を使用して、新しい遺伝子検査製品を開発することで、より良い、より有益なパーソナルゲノム検査および解析サービスを顧客に提供できるようになります。WGSは個々の遺伝子ではなく全ゲノムを解析するため、遺伝的変異をより深く評価することができます。

NovaSeq−(* 6000システムなど、WGSパイロット研究で最新のシーケンスシステムを使用しています。さまざまなグローバル組織の学術研究チームとのコラボレーションを通じて、数千ものお客様の全ゲノムシーケンスのデータ解析と管理を行っています。

パイロット研究のシーケンス結果は素晴らしいものでした。WGSはアレイよりもはるかに多くの情報を提供します。当社は、調査に参加するお客様にWGS VCFファイルを提供し、第三者のデータ解析会社に解析用に提出できるようにしています。例えば、Y染色体ベースのデータ解析結果を提供するサービスがあります。生のシーケンスデータとともに、細胞齢の判定に使用するテロメア長データやその他の関連する解析結果も含まれています。

パイロット研究のWGSデータは、アジア人集団における遺伝子検査用のカスタムパーソナルゲノムチップをさらに開発するために使用されます。アレイインピュテーションと品質管理データを組み合わせることで、カスタムアレイをさらに改善することができます。

Q：これらの研究においてNovaSeq 6000システムはどのように機能していますか？

GC：NovaSeq 6000システムは、世界で最も優れたシーケンスプラットフォームの1つであり、非常に優れた性能、データ品質、安定性を提供します。

Q：NGSはDTCビジネスにどのようなプラスの影響を与える可能性がありますか？

GC：技術が進歩し、シーケンスのコストが下がるにつれ、NGSは最終的に個人のゲノム検査の主流技術になると考えています。そのため、現在、NGS技術能力を強化するために必要な研究開発を実施しています。当社の研究から得られたNGSデータは、中国のエスニックおよび東アジアのデータベース開発に役立ち、GSAベースのサービスを改善し、次世代のWeGeneパーソナルゲノム検査サービスの基盤として機能します。NGSのフルゲノムシーケンスデータの利点を活用するために、さまざまな研究分野のサイエンティストと引き続き詳細な研究を行います。

"技術が進歩し、シーケンスのコストが下がるにつれ、NGSは最終的に個人のゲノム検査の主流検査技術になると考えています。"

Q：NGSデータは、データベースのさらなる開発にどのようなメリットをもたらしますか？

GC：WeGene中国の民族および東アジアのゲノムデータベース開発の目標は、個々の消費者ならびに世界中の研究機関の利益のために遺伝子検査技術の応用と研究を促進することです。NGSテクノロジーは、ゲノム全体の検査を容易にし、構造的変異、コピー数変異、希少変異の存在などの詳細な遺伝情報を提供します。このデータは、がん、自閉症、希少疾患を研究する学術研究者にとって貴重なものとなっています。

個人のゲノム製品にNGSテクノロジーを包括的かつ大規模に利用すれば、これらの学術分野の研究結果を迅速に個人の消費者に利益をもたらすことができると確信しています。個々の消費者に関するデータは、ゲノムデータベース研究を刺激します。

Q：DTC事業を拡大するためのWeGeneの次のステップは何ですか？

QZ：ユーザーベースを急速に拡大したいと考えています。当社の予測によると、2019年には100万人、5年間で2,000万人を超えるユーザーに達すると予想されています。中国、東アジア、および全世界でのWeGeneサービスについて、引き続き潜在顧客への宣伝と教育を行います。当社は、消費者遺伝子検査サービス、中国の民族および東アジアのゲノムデータベースの価値と有用性を高めるために、研究パートナーシップを引き続き追求していきます。

Q：イルミナの製品、システム、サービスはこれらの目標をどのようにサポートしますか？

QZ：イルミナの製品、システム、およびサービスは、当社の生産および解析サービスを拡大するためのインテリジェントオートメーションシステムにより、コスト削減、テスト効率の向上、および生産効率の向上に役立ちます。