Geneticist Assistant

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インハウス型NGSヒト変異データ管理&解釈支援ワークベンチ Geneticist Assistant

バリアント解釈支援*バリアント追跡*カバレッジ確認*リソース削減*全てのNGSプラットフォームのデータに対応*ターゲットパネルシーケンス&エクソームシーケンス

Geneticist Assistant(ジェネティシストアシスタント) NGSヒト変異データ管理&解釈支援ワークベンチは、Pathogenic なバリアントを同定することを目的としたNGSエクソームデータの、管理・コントロール・ビジュアライゼーション・機能解釈・ナレッジデータベース構築のためのユニークなツールです。米メイヨークリニックのLaboratory Medicine, Information Technology, and Health Science Research departmentsとのコラボレーションにより開発されました。

Geneticist Assistantワークベンチは全てのNGSプラットフォームで処理されたデータに対応しています。標準的なBAMファイルやVCFファイルを入力ファイル形式とし、バリアントの解釈のため、SIFTやPolyPhen2、LRT、Mutation Taster由来の機能予測情報や、PhyloP、GERP++、SiPhy由来のConservation Score、ExAC、GnomAD、Exome Variant Server由来の集団頻度情報などを格納しています。また他データベースの情報やCOSMICデータベースのSomatic Mutation情報なども簡単にインポート可能です。

geneticistassistant

1サンプルのバリアントリスト:

バリアントテーブルの構成例。テーブル列は必要な情報フィールドを表示するようカスタマイズできます。バリアントのPathogenicityはユーザーによって設定され、一度設定されると同じバリアントは他のサンプルでも同じPathogenicityが表示されます。

Geneticist Assistantには、バリアントのフィルタリングツールやトリオや家族メンバー間でバリアントを比較できるサンプル比較ツール、カスタムPDFレポートデザインツールなどが搭載されているほか、ユーザーが設定したクオリティの評価基準を確認することなどが可能です。

filt.png

フィルタリングツール:

このサンプルのバリアントは、GnomADのアレル頻度が0.05より小さいバリアントがハイライトされるよう設定されています。ハイライトオプションを解除するとフィルタリング設定にマッチしたバリアントのみが表示されます。

Geneticist Assistantは同じSoftGenetics社製の第二世代シーケンサーデータ統合解析ソフトウェアNextGENeと連携することにより、シームレスなパイプラインとしてアライメントからバリアントコール、バリアント解釈までを実行できます。

対応データベース
 機能予測情報:
  SIFT、PolyPhen2、LRT、Mutation Taster、FATHMM、CADD、Mutation Assessor
 疾患関連情報:
  ClinVar、OMIM、COSMIC
 Conservation score:
  PhyloP、GERP++、phastCons、SiPhy
 集団頻度情報:
  1000 Genomes、GnomAD、ExAC、Exome Variant Server

AlamutやLOVDなど外部データベース情報にも埋め込まれたリンクから簡単にアクセスできます。他のデータベースの情報もインポート可能です。
 

 

オリジナルナレッジベースの構築

Geneticist AssistantはNGSデータの格納と追跡を行うための完全なデータベースソリューションを提供します。いつでも再判定できるよう、バリアント、Patient、サンプル、ターゲット領域カバレッジなどの情報は全てデータベースに格納されるため、同じバリアントを重複して調べるなど作業の重複による時間や労力の浪費を減らし、コストを抑えながら解析をスピーディーに行えます。データベースを使用することで、解釈が必要な膨大な数のバリアントを、短時間で少数の新規バリアントに絞り込むことが可能です。

データベースでは、各バリアントにPathogenicityを設定して格納することができます。以降、このPathogenicityは同じバリアントを含むサンプルでも表示されます。Geneticist Assistantはさらに、そのバリアントがどれくらいの頻度で見られるか追跡し、そのバリアントをもつ全サンプルのリストを生成することが可能です。

KB_1.png

サンプルバリアントテーブル:

バリアントテーブルには、そのバリアントが他のサンプルも含めてどれくらいの頻度で見られるか表示されます。

Geneticist Assistantはカバレッジに関する統計量を時間とともに追跡することにも使用できます。任意の一つのパネルについて、各サンプルのカバレッジパーセンテージ、平均カバレッジ、最小カバレッジなどの統計量をレポートすることが可能です。これらの統計量は同じパネルに紐付けられた全サンプルについて算出するほか、指定した期間内や選択した特定のRun・サンプルグループについても算出できます。

KB_2.png

Panel Statisticsタブ:

Panel Statisticsタブにはカバレッジに関する統計量がレポートされます。統計量は同じパネルに紐付いている全サンプルについて算出されます。指定した期間や選択したRunやサンプルグループについて算出することも可能です。

 

バリアントアノテーション - 外部データベース

Geneticist Assistantは、見つかったバリアントにバリアント解釈情報、集団頻度情報、機能予測情報、Conservation Score、疾患関連性情報など複数のソース由来のアノテーションを付け、1画面で表示します。一度バリアントコールされるとデータベースに格納され、同じバリアントを含む別のサンプルでも同じ情報が表示されるため、以降の解析における重複作業を無くし作業にかかる時間と労力を大きく削減できます。

VA_1.png

1サンプルのバリアントリスト:

1サンプルのバリアントテーブルの構成例。各列はカスタマイズして必要なフィールドを表示することが可能です。ユーザーは各バリアントに対してVariant Pathogenicityをセットすることができ、このPathogenicityは他のサンプルでも表示されます。

コピー数バリアントデータへの対応

Geneticist Assistantはデータベースでのコピー数バリアント解析結果の管理を強化しました。各CNVイベントについて、Geneticist Assistantはデータベースにインポートされたサンプルのうち、このバリアントが検出されたサンプルの総数や、各パネルにおける各コピー数バリアントの頻度、CNVデータがインポートされている全サンプルにおけるコピー数バリアントの頻度両方をレポートできます。コピー数バリアントの確認後、各バリアントにはClassificationがassignされ、以降のRunで検出された同じバリアントに同じClassificationが表示されます。これにより、以降のサンプルを解析する際に生じる確認のための時間を削減し、効率性を改善することが可能です。
コピー数バリアントコールはGVF形式ファイルを使ってGeneticist Assistantにインポートします。このコピー数バリアントデータは、SNPやIndelなどのバリアントも含むサンプルやPatientと紐付けて管理できます。

 
コピー数多型, CNV

コピー数バリアントデータ:

コピー数コールとアノテーション、統計量およびユーザーがセットしたClassificationが表示されます。

アプリケーションノート(SoftGenetics社のWebサイトへ移動します。)

https://softgenetics.com/PDF/GA_CopyNumber_AppNote_2020.pdf

 

フィルタリング - Human Phenotype Ontology(HPO)

サンプルのバリアントをフィルタリングするため様々なオプション機能を利用できます。次の項目を含むバリアントテーブルの全列をフィルタリングに使用できます;
バリアントに関する統計量
 カバレッジ
 頻度(Geneticist Assistantデータベース内)
 バランスレシオ
外部データベース由来情報
 集団頻度情報
 臨床的意義情報
 Prediction Score
複数のフィルターをANDやOR関係で組み合わせて使用できます。

fi_1.png

AND関係を使って追加したフィルター例:

複数フィルターは全て満たされなければいけません。

fi_2.png

OR関係を使って追加したフィルター例:

複数フィルターのうち1つを満たしたバリアントが残ります。

fi_3.png

OR関係フィルターを使ってフィルタリングした結果:

指定したPathogenicityのどれかをもつバリアントが残りました。

Human Phenotype Ontology(HPO)

「Gene」列を用いたフィルターでは、Human Phenotype OntologyデータベースのPhenotype情報を使ったフィルタリングを行えます。このPhenotype情報は関連する単語を入力するとオートコンプリート機能によりデータベース内の一致するPhenotype Termが表示されます。Phenotypeを選択するとそのPhenotypeに関連する遺伝子のリストがフィルタリングに使用されます。

fi_4.png

Phenotypeによるフィルタリング:

HPOデータベースのPhenotypeに関連する遺伝子によってフィルタリングされます。

 

サンプル比較

Geneticist Assistantでは、血縁関係やPhenotype情報を使用した家族メンバー間のバリアント比較など、サンプル間でバリアントを比較できます。

Family Comparison機能は、血縁関係のある個人のサンプルをシーケンスしたとき、定義した遺伝パターンに一致したバリアントを同定するのに有効なツールです。比較結果として選択した遺伝パターンに一致したバリアントのみFamily Comparisonタブに表示されます。

sc_1.png

Family Comparison:

Family Comparison結果には、比較された各サンプルを表す家系図記号とともに、各サンプルについてバリアントのアレル頻度(AF:Allele Frequency)やカバレッジ(Cov:Coverage)の値が表示されます。

Family Comparisonタブには、左側の各サンプルのバリアントアレル頻度、カバレッジ、リードバランスとともに、家族情報を使った比較結果が表示されます。(サンプルは家系図記号で表され、記号上にマウスを合わせると、サンプル名と血縁関係、Phenotypeが表示されます。

この機能を使用するために、家族の複数メンバーのVCFファイル(オプションでBAMファイル)をインポートできます。Geneticist AssistantのPatient Import機能を使って血縁関係をもつ全PatientのPatient IDやPhenotype情報、血縁関係情報をインポートすることが可能です。インポートしたサンプルは自動的に適切なPatient IDに紐付けられます。このFamily Comparison機能は少なくとも両親と1人の子供のデータがあれば使用できます。子供のデータはいくつでも比較可能です。

sc_2.png

Family Comparison設定:

RelationshipやPhenotypeなどFamily Comparison機能のオプションは、(データベース内にその情報があれば)データベース内のPatient IDに基いて自動的に選択されます。ドロップダウンメニューから手動で選択することも可能です。

血縁関係の無いサンプルを比較する際はSpecialized Comparisonオプションを使用します。この比較では、指定した数のサンプルで共通のバリアントや、サンプル間でアレル頻度の異なるバリアント、アレル頻度が指定した範囲内の値をもつバリアントを探すことができます。

レポートデザイナーツール

Geneticist Assistantでは、レポートデザイナーツールを使ってカスタムレポートテンプレートを作成できます。このテンプレートを使って各サンプルや各Patientの標準レポートを迅速かつ簡単に生成できます。レポートデザイナーツールでは、ユーザーはレポートに含めるコンテンツを選択し、レポートヘッダやページヘッダ、ラボのロゴのようなレポートのフォーマットを定義することが可能です。

 
コピー数, CNV

PDFレポートデザイナー:

カスタムPDFレポートのテンプレート作成では、データベースフィールドの選択やカスタムテキストやカスタム画像の追加、フォント・レイアウト・境界などフォーマットの定義を行います。

カスタムテーブルはバリアント情報やPatient詳細情報などのデータをGeneticist Assistantデータベースから直接引き出して作成されます。メソッドや臨床的情報、免責条項などを追記するためにカスタムテキストフィールドも追加できます。カスタムセクションはレポートデザイナーツールでレポートテンプレートを作成しているときに追加することが可能です。このレポートテンプレートは保存レポートの一つとして保存できます。複数のレポートタイプを生成するため複数のレポートテンプレートを作成することも可能です。

レポートテンプレートはシングルクリックで適用され、任意のサンプルやPatientのPDFレポートを保存できます。

コピー数, CNV

PDFレポートのエクスポート:

サンプル個々のPDFレポートや複数サンプルのバッチレポートを迅速にエクスポートします。

Patient情報

Geneticist AssistantではPatient情報をインポートしてPatient情報とサンプル情報を関連付けることが可能です。複数Patientの情報もテキストファイルからバッチインポートできます。各Patientに付随する情報フィールドはカスタマイズでき、カスタム情報フィールドはテキストファイルに記述してデータベース内のPatient情報に追加することが可能です。Patient間の関係性もテキストファイル内で定義できます。Patient情報はすでに保存したレポートに追加することも可能です。

 
バリアント

Patient情報のバッチインポート:

カンマ区切りテキストファイルかタブ区切りテキストファイルをロードしてPatient情報をバッチインポートできます。テキストファイルにはPatientに付随させるカスタム情報フィールドを追加できます。

バリアント

Patient詳細:

インポートしたPatient情報はPatientタブで確認できます。

 

外部プログラムへのリンクと連携

NextGENe、IGV、Alamut、UCSC、など外部プログラムやツールへのダイレクトリンクが組み込まれています。またExome Variant ServerやdbSNP、ClinVarなどバリアントデータベースのハイパーリンクも使用できます。

ex_1.png

外部プログラムへのリンク:

NextGENe、IGV、Alamut、UCSCでバリアントを閲覧するためのダイレクトリンク

動作環境

​サーバー(データベース含む)

OS:64 bit Windows® 7, 8, 10, Server 2008R2, 2012, 2016

         64 bit Linux (Ubuntu 10.04以降)

CPU:4コア 
動作メモリ: 8GB RAM
必要HDD容量:100 GB 空き容量(1TB SSD
推奨)

​クライアント

OS:64 bit Windows® 7, 8, 10, Server 2008R2, 2012, 2016

CPU:4コア 
動作メモリ: 8GB RAM
必要HDD容量:500GB 空き容量

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