【バイオ】DeepMind、90億通りの全塩基変異の影響を予測した「AlphaGenome Atlas」　学術向けに無償提供 [すらいむ★]

Google DeepMind、90億通りの全塩基変異の影響を予測した「AlphaGenome Atlas」　学術向けに無償提供

　米Google傘下のGoogle DeepMindは9月8日（現地時間）、ヒトゲノムで起こり得る1文字単位の変異（一塩基変異）約90億通り全てについて、分子レベルでどんな影響が出るかを予測したデータベース「AlphaGenome Atlas」を公開した。
　学術研究向けに、Webサイトから無料で利用できる。

（以下略、続きはソースでご確認ください）

[ITmedia]　2026年09月09日 08時13分
https://www.itmedia.co.jp/news/article/2609/09/2000001296/

自閉症の原因となる遺伝子変異が脳の発達を乱す仕組みが判明
2026年09月05日 10時00分
https://gigazine.net/news/20260905-autism-mutations-protein-networks/
>>自閉スペクトラム症(ASD)には250種類を超える遺伝子が関係するとされていますが、遺伝子に生じた変異が発達中の脳へどのような変化をもたらすのかは十分に分かっていません。カリフォルニア大学サンフランシスコ校(UCSF)を中心とする研究チームがASDと強く関連する100個の遺伝子から作られるタンパク質の結びつきを調べたところ、脳の発達を乱す仕組みが判明しました。
>>ASDは脳などの神経系の発達に関わる「神経発達症」の一種で、遺伝的要因の影響が大きいとされています。ASDに関連する遺伝子の中にはタンパク質を作るための情報を持つものがあり、こうした遺伝子に変異が生じると作られるタンパク質の形や働きが変わることがあります。しかし、ASDに関連する遺伝子が特定されても、変化したタンパク質が細胞内で何を起こすのかは十分に分かっていません。多くのタンパク質は他のタンパク質と結合して働くため、研究チームは遺伝子の変異によってタンパク質の結合相手がどう変わるのかに着目しました。
>>研究チームは、ASDとの関連を裏付ける証拠が強い遺伝子のうち100個を対象に、それぞれから作られるタンパク質の結合相手をヒトの細胞で調べました。さらに、ASDの患者から見つかった遺伝子変異がタンパク質同士の結びつきをどう変えるかを比較し、ヒトiPS細胞から作った脳のモデルを使って神経細胞の発達への影響を検証しました。
>その結果、100個のASD関連タンパク質に対して1074個の結合相手が見つかり、両者を結ぶ組み合わせは計1881通りに上ったと研究チームは報告しています。1881通りのうち87％は、これまで報告されていなかった組み合わせでした。
>>異なるASD関連タンパク質は、共通の相手や、複数のタンパク質が一緒に働くまとまりを介して大きなネットワークを作っていました。UCSFが公開したネットワーク図では、ひし形で示された100個のASD関連タンパク質が点で示された1000個を超える結合相手とつながり、いくつものまとまりを形作っている様子が読み取れます。
>>続いて、研究チームは30個のASD関連遺伝子に生じた計54種類の遺伝子変異を分析しました。これらはいずれもタンパク質を作る材料であるアミノ酸が1個だけ別の種類に置き換わる遺伝子変異です。それぞれの遺伝子変異がある場合とない場合でタンパク質同士の結びつきを比べると、結びつきが弱くなったり強くなったりした組み合わせが253件見つかりました。異なる遺伝子変異が同じ相手やタンパク質のまとまりとの結びつきに共通して影響する例も確認されています。

>>8
>>その具体例として、研究チームはFOXP1遺伝子を詳しく調べました。FOXP1遺伝子から作られるFOXP1タンパク質は、FOXP4タンパク質とペアになってDNAに結合し、脳の発達に関わる遺伝子の働きを調整します。以下の画像はタンパク質の形を予測するAI「AlphaFold」が示した、FOXP1とFOXP4がペアになった状態です。ベージュがFOXP1、緑がFOXP4、黒と灰色のらせんがDNAを表しており、赤く示された「R513」と「L327」は、遺伝子変異によってFOXP1を構成するアミノ酸が別の種類に置き換わる位置です。
>>FOXP1遺伝子に生じた3種類の遺伝子変異を調べたところ、いずれもFOXP1とFOXP4の結びつきが弱まっていました。このうち病気を引き起こす可能性が高いと予測されていたR513Hという遺伝子変異について、研究チームは発達中の脳への影響を詳しく調べました。研究チームはR513H遺伝子変異を持つヒトiPS細胞から、発達中の前脳を再現する「前脳オルガノイド」を作り、R513H遺伝子変異がないオルガノイドと比較しました。その結果、培養39日目には神経細胞のもとになる神経前駆細胞の割合が減り、大脳皮質の深い部分を構成する神経細胞の割合が増えていました。ところが培養101日目になると、大脳皮質の深い部分を構成する神経細胞の割合はR513H遺伝子変異がないオルガノイドより低くなっていました。
>>以下の画像は左側が培養39日目、右側が培養101日目で、グラフの赤色がR513H遺伝子変異なし、青色がR513H遺伝子変異ありです。「PAX6」は神経前駆細胞、「BCL11B」と「TBR1」は大脳皮質の深い部分を構成する神経細胞の目印を表しています。
>>時期によって神経細胞の増減が逆転した理由について研究チームは、「R513H遺伝子変異によって神経前駆細胞が大脳皮質の神経細胞へ変わる時期が早まったため」だと考えています。発達の早い段階で神経細胞が通常より多く作られた結果、元になる神経前駆細胞が早く減り、後の段階で作られる神経細胞が少なくなったというわけです。

>>9
>>この変化が起きる仕組みを探るため、研究チームがFOXP1とFOXP4の結合場所を調べたところ、R513H遺伝子変異がないオルガノイドではFOXP4の結合場所の94.7％がFOXP1の結合場所と重なっていました。一方、R513H遺伝子変異を持つオルガノイドでは、FOXP1とFOXP4の結合場所が重なる割合が67.4％に低下し、FOXP4は新たに約4700カ所へ結合していました。研究チームは、FOXP1とペアを作りにくくなったFOXP4が本来とは異なる場所でDNAに結合し、神経細胞の発達に関わる遺伝子の働きを変えているとみています。
>>また、R513H遺伝子変異を持つ細胞でFOXP4遺伝子が働かないようにしたところ、培養39日目に増えていた大脳皮質の深い部分を構成する神経細胞の割合は、R513H遺伝子変異がないオルガノイドに近い水準まで戻りました。研究チームは、R513H遺伝子変異によってFOXP1とFOXP4の結びつきが弱まり、FOXP4が本来とは異なる場所でDNAに結合することで、神経細胞が作られる時期が乱れたと考えています。
>>同様に、FOXP1遺伝子に生じたL327Pという遺伝子変異や、別のASD関連遺伝子であるPPP2R5Dに生じた遺伝子変異でも、発達初期に神経前駆細胞が減り、大脳皮質の深い部分を構成する神経細胞が増えるという変化が確認されました。研究チームは、関係する遺伝子や遺伝子変異の場所が違っていても、共通するタンパク質同士の結びつきが変わることで神経細胞が通常より早く作られる場合があるとみています。
>>今回の発見を受け、研究チームは「個々の遺伝子変異に合わせて別々の薬を作るだけでなく、複数の遺伝子変異で同じように影響を受けるタンパク質同士の結合を薬で調整する方法も考えられる」と述べています。例えば、遺伝子変異によって弱まった本来必要な結合を補強したり、新たに生じた有害な結合を妨げたりする薬が考えられます。ただし、今回の検証は研究室で育てた細胞やオルガノイドなどの実験モデルを使った段階であり、人に有効な治療法が完成したわけではありません。
>>今回の研究について、UCSFの研究組織であるQuantitative Biosciences Institute(QBI)の所長を務めるネバン・クローガン氏は、「今回の研究では遺伝子変異によって変わるタンパク質同士の結びつきを実際に接する場所まで突き止めました。こうした場所は治療薬で働きを変える対象になり得ます」と説明しました。クローガン氏は、この手法を神経細胞が徐々に損なわれる病気やがんなど、遺伝子変異が関係する他の病気にも応用できるとみています。