mHapBrowser: a comprehensive database for visualization and analysis of DNA methylation haplotypes

mHapBrowser: a comprehensive database for visualization and analysis of DNA methylation haplotypes

1. 本研究の学術的背景，研究課題の核心をなす学術的「問い」は？
   本研究の学術的背景は、DNAメチル化が遺伝子発現の制御に関与する重要なエピジェネティックな制御機構であることです。これまでのメチル化データベースは、平均メチル化レベルに主眼を置いており、メチル化のパターンについては見落とされてきました。そのため、本研究の核心となる学術的な問いは、メチル化パターンの干渉的なパターンを見逃さずに評価するためのデータベースの開発です。

2. 本研究の目的及び学術的独自性と創造性は？
   本研究の目的は、mHapBrowserという包括的なデータベースを開発し、mHapsの可視化と分析を可能にすることです。これにより、ユーザーはゲノム全体で8つのmHap指標を可視化できます。また、mHapのパターンをサンプル間で比較するためのオンラインサーバーも提供しています。さらに、すべてのサンプルのmHapファイルをダウンロードできるため、ダウンストリームの解析ツールキットを用いた局所的な解析が容易になります。学術的な独自性と創造性は、mHapパターンと遺伝子発現との関連性の解明、平均メチル化とは独立したmHapパターンの変化が肺がんの亜型間の遺伝子発現の差と相関していることの示唆、そして、mHap指標MHLが細胞外DNAからの腫瘍と正常サンプルの分類において平均メチル化よりも優れていることの検証にあります。

3. 本研究の着想に至った経緯や，関連する国内外の研究動向と本研究の位置づけは？
   本研究の着想は、既存のメチル化データベースがメチル化パターンについて不十分であるという問題意識から生まれました。これまでのデータベースは平均メチル化レベルに焦点を当てていたため、mHapの解析を欠いていました。関連する研究動向としては、ネクストジェネレーションシーケンシング技術の進展により、mHapの解析が可能になるという点が挙げられます。

4. 本研究で何をどのように，どこまで明らかにした？
   本研究では、公共のリポジトリから人間、マウス、ラットのさまざまな組織のデータをシステム的に処理し、6366サンプルのmHap形式ファイルを生成しました。mHapBrowserを用いることで、ユーザーはWashU Epigenome Browserを介してゲノム全体で8つのmHap指標を可視化できます。さらに、mHapパターンの比較を可能にするオンラインサーバーも提供しています。また、すべてのサンプルのmHapファイルもダウンロードでき、mHapSuiteというツールキットを用いたローカル処理が可能です。

5. 本研究の有効性はどのように検証した？
   本研究では、3つの具体的なケーススタディを通じてmHapBrowserの有効性を示しました。まず、mHapのパターンが遺伝子発現と関連していることを示しました。次に、平均メチル化とは独立したmHapのパターンの変化が肺がんの亜型間の遺伝子発現の差と相関していることを明らかにしました。最後に、mHapの指標であるMHLが細胞外DNAからの腫瘍と正常サンプルの分類において平均メチル化よりも優れていることを検証しました。