ラットゲノムデータベース

ラットゲノムデータベース（RGD）は、ラットのゲノミクス、遺伝学、生理学、機能データ、およびラット、ヒト、マウスの比較ゲノミクスデータのデータベースです。 ^{[1] [2] RGDは、構造化語彙、つまり}オントロジー、遺伝子に割り当てられた注釈、および量的形質遺伝子座（QTL）を介してラットゲノムに生物学的情報を添付し、ラットの系統データを統合して研究コミュニティが利用できるようにすることを担当しています。彼らはまた、ラットのゲノム、生理学、機能データ、およびラット、マウス、ヒト、および他の5種の比較データをマイニングおよび分析するための一連のツールを開発しています。

RGD は、ラットの遺伝学およびゲノム研究に携わる研究機関間の共同作業として始まりました。国立衛生研究所の助成金申請書 HL-99-013 に記載されているように、その目標は、進行中のラットの遺伝学およびゲノム研究の取り組みから生成されたデータを収集、整理、統合し、このデータを科学コミュニティに広く提供するためのラットゲノムデータベースを確立することです。二次的ではありますが重要な目標は、量的形質遺伝子座、既知の突然変異、およびその他の表現型データのマッピングされた位置のキュレーションを提供することです。

ラットは、薬理学、毒物学、一般生理学、病気の生物学および病態生理学を研究するためのモデル生物として、研究者によって広く使用されています。^[3]近年、ラットの遺伝学およびゲノムデータが急速に増加しています。これに加えて、ラットゲノムデータベースは研究用ラットの情報の中心となり、遺伝学とゲノム学だけでなく、生理学と分子生物学の情報も掲載しています。RGDスタッフがキュレーションしたこれらすべての分野で利用可能なツールとデータページがあります。^[4]

RGD のデータは、RGD 研究者による手動の注釈と、さまざまなソースからインポートされた注釈で構成されています。RGD は独自の注釈をエクスポートして他のユーザーと共有することもできます。

RGD のデータ ページ^[5]には、データベースに保存されている 8 種類のデータ ( 遺伝子、QTL、マーカー、マップ、系統、オントロジー、シーケンス、参照) がリストされています。これらのうち 6 つは積極的に使用され、定期的に更新されています。RGD マップ データ型は、従来の遺伝子マップと放射線ハイブリッド マップを参照します。このデータは、ラットの全ゲノム シーケンスに大部分取って代わられました。シーケンス データ型は、ゲノム シーケンス、転写産物シーケンス、またはタンパク質シーケンスの完全なリストではなく、むしろ主に単純シーケンス長多型 (SSLP) マーカーと発現シーケンス タグ (EST) マーカーを定義する PCR プライマー シーケンスが含まれています。このようなシーケンスは、主に、動物の遺伝子型判定や同じ名前のマーカーの区別にこれらのマーカーをまだ使用している研究者にとって有用です。RGD の 6 つの主要なデータ タイプは次のとおりです。

• 遺伝子: 最初の遺伝子レコードは、国立生物工学情報センター ( NCBI ) の遺伝子データベースから毎週インポートされ、更新されます。このプロセス中にインポートされるデータには、遺伝子 ID、Genbank /RefSeq ヌクレオチドおよびタンパク質配列識別子、HomoloGeneグループ ID、Ensembl遺伝子、転写産物およびタンパク質 ID が含まれます。追加のタンパク質関連データは、UniProtKB データベースからインポートされます。RGD キュレーターは文献をレビューし、遺伝子オントロジー ( GO )、ラット遺伝子の疾患、表現型、経路、マウス遺伝子の疾患、表現型、経路、およびヒト遺伝子の疾患、表現型、経路を手動でキュレーションします。^{[6] [7]さらに、このサイトは、GO コンソーシアムからマウスとヒト遺伝子の GO アノテーション、UniProt からラットの電子アノテーション、およびマウスゲノムデータベース/マウスゲノムインフォマティクス (} MGD / MGI )からマウスの表現型アノテーションをインポートします。
• QTL : RGD のスタッフは、ラットおよびヒトの QTL のデータを、そのような出版物が存在する文献または研究者が直接提出したレコードから手動でキュレーションします。哺乳類表現型 (MP) オントロジー割り当てを含むマウス QTL レコードは、MGI から直接インポートされます。ラットおよびヒトの QTL の場合、キュレーションには MP、HP、および疾患オントロジー注釈の割り当てが含まれます。QTL の位置は、ピークおよび/またはフランキング マーカーまたは一塩基多型 ( SNP ) のゲノム位置に基づいて自動的に割り当てられます。QTL レコードは、関連する系統、候補遺伝子、関連マーカー、および関連する QTL に関する情報にリンクします。
• 株: QTL レコードと同様に、RGD 株レコードは文献から手動で収集されるか、研究者によって提出されます。株レコードには、株の公式シンボル、株の起源と入手可能性、関連する表現型、株がヒト疾患のモデルであるかどうか、繁殖、行動、飼育などについて入手可能な情報が含まれます。株レコードは、関連遺伝子、対立遺伝子、QTL、関連株 (親株または亜株など)、および入手可能な場合は株固有の有害なヌクレオチド変異体に関する情報にリンクします。コンジェニック株と突然変異株の場合、ゲノム位置は、遺伝子移入された領域 (コンジェニック株) または突然変異した配列の位置 (突然変異株) に割り当てられます。
• マーカー: SSLPやESTなどの遺伝子マーカーはQTL や系統に使用され続けており、RGD ではラット、ヒト、マウスのマーカー データが保存されています。マーカー データには、関連するフォワード PCR プライマーとリバース PCR プライマーの配列、ゲノム位置、およびNCBIのプローブ データベースへのリンクが含まれます。マーカー レコードは、関連する QTL、系統、および遺伝子レコードにリンクされます。
• 細胞株: RGD はCellosaurus  からのインポートに基づいて細胞株レコードを保存します。これらのうち最も多いのはヒトとマウスの細胞株ですが、ラット、ボノボ、イヌ、リス、ブタ、ミドリザル、ハダカデバネズミのレコードも利用できます。
• オントロジー: RGD のデータを人間が読み取り可能にし、計算による分析や検索にも利用できるようにするために、RGD は複数のオントロジーを使用しています。2021 年 7 月現在、RGD は 19 の異なるオントロジーを使用して、RGD の多様なデータ型に適用可能なさまざまな種類のデータを表現しています。オントロジーの注釈は、キュレーターによって手動で割り当てられるか^{[6] [7]}、自動化されたパイプラインを使用して外部ソースからインポートされます。RGD で使用されているオントロジーのうち 6 つは RGD で作成または共同作成され、7 つは RGD のスタッフ メンバーまたは協力者によって開発中です。これらは、経路 (PW)、ラット系統 (RS)、脊椎動物特性 (VT)、疾患 (RDO)、臨床測定 (CMO)、測定方法 (MMO)、実験条件 (XCO) のオントロジーです。^[8]外部ソースからインポートされたオントロジーは毎週更新されます。
• 参照: RGD 参照は、データベースへの情報のキュレーションに使用された科学出版物およびリソースであり、QTL や株などのデータ オブジェクトのソースです。NCBI の PubMed 経由でアクセスされた参照の場合、インポートされたデータにはタイトル、著者、引用、PubMed ID が含まれ、RGD ID が生成されます。場合によっては、自動パイプラインからの一括アップロードやデータ ソースとの個人的な通信など、内部レコードとして参照が生成されることがあります。これらの追加の参照により、RGD ユーザーは、PubMed レコードが利用できない特定の部分やタイプのデータのソースを識別できます。両方のタイプの参照レコードには、遺伝子、QTL、株、疾患、その他のオントロジー注釈など、その記事またはソースからキュレーションされたすべてのデータへのリンクがあります。情報用にキュレーションされたリソースは、参照検索ページまたはオブジェクト ページのリンクを使用してデータベースから取得できます。キュレーションされていない参照も利用できます。これは、関連データが含まれていることがわかっていますが、まだ手動でレビューされていません。これらは、オブジェクト レポート (遺伝子レポートなど) の「参考文献 - 未キュレーション」セクションにリストされている PubMed リンクとして見つかります。

RGDのゲノムツール^[9]には、RGDで開発されたソフトウェアツールとサードパーティのツールの両方が含まれます。

RGD は、RGD データベースに保存されているデータをラットおよび種を超えた分析に使用するように設計された Web ベースのツールを開発しています。これには次のものが含まれます。

• OntoMate: OntoMate は、オントロジー駆動型の概念ベースの文献検索エンジンで、RGD が遺伝子キュレーション ワークフローの基本的な PubMed 検索エンジンの代替として開発しました。科学文献のフリー テキストから構造化された検索可能な形式にデータを変換することは、すべてのモデル生物データベースの主なタスクの 1 つです。OntoMate は、RGD で使用されるオントロジー/語彙からの遺伝子名、遺伝子変異、生物名、疾患、およびその他の用語で抄録をタグ付けします。抄録にタグ付けされたすべての用語/エンティティは、検索結果に抄録とともにリストされます。OntoMate は、種、日付、および文献検索に関連するその他のパラメーターに対してユーザーがアクティブ化するフィルターも提供しており、PubMed を使用する場合と比較してプロセスが合理化されています。RGD 内部のキュレーション プロセスに役立つだけでなく、このツールはすべての RGD ユーザーが利用できます。
• 遺伝子アノテーター: 遺伝子アノテーターまたは GA ツールは、遺伝子シンボル、RGD ID、GenBank アクセッション番号、Ensembl 識別子、または染色体領域のリストを入力として受け取り、RGD 内の対応する遺伝子の遺伝子オルソログ、外部データベース識別子、およびオントロジー注釈を取得します。データは、Excel スプレッドシートにダウンロードするか、ツールで分析できます。注釈分布機能は、7 つのカテゴリのそれぞれに用語のリストを表示し、各用語に注釈が付けられた入力リストからの遺伝子の割合を表示します。比較ヒート マップ機能を使用すると、2 つのオントロジー間または同じオントロジーの 2 つのブランチ間で入力リストの遺伝子の注釈を比較できます。
• バリアント ビジュアライザー: バリアント ビジュアライザー (VV) は、ラットの系統固有の配列多型を表示および分析するツールです。VV は、遺伝子シンボルのリスト、または染色体、開始位置と終了位置、または 2 つの遺伝子またはマーカー シンボルで定義されたゲノム領域を入力として受け取ります。ユーザーは、全ゲノム配列が存在する系統のリストから関心のある系統を選択する必要があり、結果セット内のバリアントのパラメータを設定できます。出力は、ヒートマップ形式のバリアント表示です。個々のバリアントの追加情報は、詳細ペイン表示で表示できます。
• マルチオントロジーエンリッチメントツール (MOET): MOET は、RGD が遺伝子キュレーション (疾患、経路、表現型、GO、ChEBI) に使用するオントロジーの一部またはすべてから、それらの遺伝子または他の種のオーソログの注釈で過剰表現されている用語を識別するために使用される Web ベースのオントロジー分析ツールです。ダウンロード可能なグラフと、超幾何分布を使用してユーザーの遺伝子リストで統計的に過剰表現されている用語のリストを出力します。MOET は、結果ページに対応する Bonferroni 補正とオッズ比も表示します。
• 遺伝子オーソログ位置ファインダー (GOLF): GOLF は、RGD 種またはアセンブリ間で関心領域内の遺伝子または位置を比較するために使用されます。結果は、両方の種または両方のアセンブリの対応する遺伝子/位置とともに、並べて表形式で表示されます。GOLF への入力と出力は、分析のために他の RGD ツールにエクスポートしたり、GOLF 結果ページのリンクを使用してダウンロードしたりできます。
• InterViewer: InterViewer は、相互作用の種類に関する適切な情報と、ユーザーの入力に関連する遺伝子へのリンクを表示する、タンパク質間インタラクティブ ビューアーです。
• PhenoMiner: PhenoMiner はさまざまなラットの系統からの表現型データを組み合わせているため、研究者はフィルターを使用して探している定量的な表現型データを見つけることができます。
• OLGA - オブジェクト リスト ジェネレーター & アナライザー: OLGA は、ユーザーが複数のクエリを実行し、各クエリからオブジェクトのリストを生成し、ブール指定を使用して結果を柔軟に組み合わせることができるように設計された検索エンジンです。OLGA は、オブジェクト シンボルのリスト、またはオントロジー注釈や位置に基づく検索パラメータのいずれかを入力として受け取ります。最終的な遺伝子、QTL、または株のリストは、ダウンロードするか、GA ツール、バリアント ビジュアライザー、ゲノム ビューアー、またはその他の RGD ツールに送信できます。
• ゲノム ビューア: ゲノム ビューア (GViewer) ツールは、機能、生物学的プロセス、細胞成分、表現型、疾患、経路、または化学的相互作用に注釈が付けられた遺伝子、QTL、およびマップされた株の完全なゲノム ビューをユーザーに提供します。GViewer では、複数のオントロジーにわたるブール検索が可能です。出力は、ラットのゲノムの核型に対して表示されます。
• Overgo プローブ デザイナー: Overgo プローブは、リピート マスクされたゲノム配列から派生した、部分的に重複する 22 マーのオリゴヌクレオチドのペアであり、ゲノム マッピング用の高特異的活性プローブとして使用されます。Overgo プローブ デザイナー ツールは、ヌクレオチド配列を入力として受け取り、3' 末端に必要な 8 ヌクレオチドの重複を含む最適化されたプローブ配列のリストを出力します。
• ACP ハプロタイパー：ACP ハプロタイパーは、ACP プロジェクトの一環として特徴付けられた 48 のラット系統間で保存されている染色体領域と保存されていない染色体領域を識別するために使用できる視覚的なハプロタイプを作成します。このツールは、選択された染色体と選択された系統間で、選択された遺伝子または RH マップ上のマイクロサテライト マーカーのアレル サイズ データを比較します。^[10]

RGD は、RGD データベースに保存されているデータを活用して Web サイトで使用できるように調整されたサードパーティ ソフトウェア ツールをいくつか提供しています。これには次のものが含まれます。

• JBrowse: JBrowse は、無料のインタラクティブなデータベース固有のデータ分析ツールです。このソフトウェアは、Generic Model Organism Database プロジェクトによって作成され、現在も維持されています。基本データセットや遺伝子化学相互作用データなどの遺伝子および表現型のデータ タイプ、およびそれらのゲノム配列との関係は、JBrowse を通じてアクセスできます。
• RatMine : RatMineはInterMine ^[11]ソフトウェアのラット中心バージョンです。ユーザーはRGD、NCBI、UniProtKB、Ensemblなどのさまざまなデータベースからラットのデータを単一の場所で一貫した形式でマイニングおよび分析できます。InterMineプラットフォームは他のデータベースの複数の種に適応しており、インスタンス間で相互運用できるように設計されているため、ユーザーはRatMineインターフェースから種を超えてクエリを実行できます。^[12]

RGDの表現型とモデルポータル^[13]は、系統、表現型、および生理学と疾患のモデル生物としてのラットに焦点を当てています。

• 遺伝子モデル: ゲノム改変ラット (突然変異系統およびトランスジェニック系統) がすべて表形式でリストされており、影響を受ける遺伝子、背景系統、およびその他の利用可能な情報にすばやくアクセスできます。このセクションには、遺伝子編集ラット リソース センターを通じてゲノム改変ラットが作成された GERRC 系統も含まれています。
• 自閉症モデル: 実験用ラットは神経生物学で好んで使われる動物です。ウィスコンシン医科大学は、サイモンズ財団自閉症研究イニシアチブ (SFARI) と協力し、人工的に作られた自閉症のラットモデルを生成し配布しています。
• PhenoMiner (定量モデル) : PhenoMiner ^[14]は、ラットの定量的表現型データを検索および分析するためのデータベースおよび Web アプリケーションです。データは、ラットの系統、臨床測定、測定方法、および実験条件のオントロジーに注釈が付けられます。実験は、測定によって評価された形質または疾患によって分類されます。標準化された語彙とデータ形式を使用することで、同じ測定の実験間で値を比較できます。PhenoMiner の結果ページには、測定値のグラフと、メタデータが付随する値のダウンロード可能な表が含まれています。ユーザーが独自のデータをデータベースに送信できるように、リンクが提供されています。
• 予想範囲 (定量モデル) : 予想範囲は、PhenoMiner の定量的表現型値を使用して、さまざまな研究にわたる系統グループの測定表現型の「予想範囲」を計算する統計メタ分析データベースです。十分なデータ ポイントがある場合、これらの予想範囲は、性別、年齢、実験条件によって階層化できます。
• 表現型: 表現型のセクションには、NHLBI が資金提供している「コンソミックおよびノックアウト ラット系統を開発し、これらの系統の表現型を特徴付け、これらのリソースを科学界に提供する」プロジェクトである PhysGen ゲノム応用プログラム プロジェクトからの大量のデータが含まれています。 ^[15] データ カテゴリには、心血管、腎臓、呼吸機能、血液化学、体形態、行動の測定が含まれます。ラットの表現型解析のプロトコルや、日本ラット国立生物資源プロジェクト (NBRP-Rat) の同様のハイスループット表現型解析データへのリンクも提供されています。
• 追加の種の表現型モデルとゲノム リソース: RGD は、ラット、マウス、およびヒトのデータに加えて、追加の哺乳類種のゲノム情報、および場合によっては表現型情報への統合アクセスを提供します。以下にリストされているこれらの他の種は、疾患、生理学、および表現型の重要な研究モデルです。

疾患ポータルは、RGD の特定の疾患カテゴリのデータを統合し、単一のページ グループに表示します。カテゴリ内の疾患に注釈が付けられた遺伝子、QTL、株が一覧表示され、ラット、ヒト、マウスにおけるそれらの位置がゲノム全体で表示されます ( RGD で開発されたゲノム ツールのゲノム ビューアーを参照)。ポータルの追加セクションでは、疾患カテゴリに関連する表現型、生物学的プロセス、経路のデータが表示されます。カテゴリ内の 1 つ以上の疾患のモデルとして使用されるラットの株に関する情報、データの分析に使用できるツール、疾患カテゴリに関連する追加リソースにユーザーがアクセスできるようにするためのページも用意されています。さらに、RGD のマルチオントロジー エンリッチメント ツール (MOET) には、個々の疾患ポータルの下部からアクセスできます。

2021年5月現在、RGDには15の疾患ポータルがある：^{[16] [17]}

• 老化と加齢に伴う疾患
• 癌
• 心血管疾患
• COVID-19（新型コロナウイルス感染症
• 発達障害
• 糖尿病
• 血液疾患
• 免疫および炎症性疾患
• 感染症
• 肝臓病
• 神経疾患
• 肥満とメタボリックシンドローム
• 腎臓病
• 呼吸器疾患
• 感覚器疾患

疾患ポータルは、RGD の特定の疾患カテゴリのデータを統合し、単一のページ グループに表示します。カテゴリ内の疾患に注釈が付けられた遺伝子、QTL、系統が一覧表示され、ラット、ヒト、マウスにおけるそれらの位置がゲノム全体で表示されます ( RGD で開発されたゲノム ツールの「ゲノム ビューアー」を参照)。ポータルの追加セクションでは、疾患カテゴリに関連する表現型、生物学的プロセス、経路のデータが表示されます。カテゴリ内の 1 つ以上の疾患のモデルとして使用されるラット系統、データの分析に使用できるツール、疾患カテゴリに関連する追加リソースに関する情報にユーザーがアクセスできるようにするためのページも用意されています。

RGDのパスウェイリソース^{[18] [19]}には、パスウェイ用語のパスウェイオントロジー^[20]（RGDで開発および管理されており、代謝パスウェイだけでなく、疾患、薬物、調節、およびシグナル伝達パスウェイも含む）と、選択されたパスウェイのコンポーネントと相互作用のインタラクティブなダイアグラムが含まれています。ダイアグラムページには、説明、パスウェイ遺伝子メンバーと追加要素のリスト、疾患の表、パスウェイメンバー遺伝子に付けられたパスウェイと表現型の注釈、関連する参照、およびオントロジーパスダイアグラムが含まれています。パスウェイスイートとスイートネットワーク、つまり、グルコース恒常性や遺伝子発現調節などのより大きなプロセスにすべて寄与する関連パスウェイのグループ、および動物全体またはシステムレベルでの臓器、組織、細胞、分子パスウェイのネットワークを表示する生理学的パスウェイダイアグラムが提示されます。

最近まで、ラットの直接的かつ特定のゲノム操作は不可能でした。しかし、ジンクフィンガーヌクレアーゼやCRISPRベースの突然変異誘発技術などの技術の台頭により、もはやそうではありません。^{[21]ラットの}遺伝子ノックアウトやその他の種類の遺伝子改変ラットを作製しているグループには、MCWのヒトおよび分子遺伝学センターが含まれます。RGDは、PhysGenノックアウトプロジェクト^[22]とMCW遺伝子編集ラットリソースセンター（GERRC）^[23]に関するページを介して、これらの研究で作成されたラットの系統に関する情報にリンクしています。RGDページヘッダーからアクセスできます。PhysGenKOプロジェクトとGERRCの両方の資金提供は、国立心肺血液研究所（NHLBI）から提供されました。両方のプロジェクトの明示された目標は、NHLBIの使命に関連する1つ以上の特定の遺伝子に変化のあるラットを作成することです。遺伝子はラットの研究者によって指名されました。指名は外部諮問委員会によって審査されました。PhysGenKO プロジェクトの場合、グループによって作成されたラットの多くは、標準化されたハイスループット表現型解析プロトコルを使用して表現型解析されており、そのデータは RGD の PhenoMiner ツールで入手できます。

RGDは、電子メールフォーラム、ニュースページ、Facebookページ、Twitterアカウント、科学的な会議やカンファレンスへの定期的な出席と発表など、さまざまな方法でラットの研究コミュニティに働きかけています。^{[24]その他の教育活動には、RGDツールとデータの使用方法を概説するチュートリアルビデオと、生物医学オントロジーや生物学的（遺伝子、QTL、株）命名法などのより一般的なトピックに関するチュートリアルビデオの制作が含まれます。これらのビデオは、} YouTube を含むいくつかのオンラインビデオホスティングサイトで視聴できます。

RGDは、国立衛生研究所（NIH）に代わって国立心肺血液研究所（NHLBI）から助成金R01HL6454​​1によって資金提供されています。助成金の主任研究者は、2020年3月にメアリー・E・シモヤマからこのリーダー職に任命されたアン・E・クウィテックです。メリンダ・R・ドウィネルが共同研究者です。^[25]

新しいゲノムラットアセンブリmRatBN7.2は、ウェルカムサンガー研究所のダーウィン生命樹プロジェクトによって生成され、ゲノムリファレンスコンソーシアムに受け入れられました。mRatBN7.2は、以前に配列決定された雌BNラットの直系の子孫である雄BN/NHsdMcwiラットから派生しました。新しいBNラットリファレンスゲノムは、PacBioロングリード、10Xリンクリード、Bionanoマップ、Arima Hi-Cなど、さまざまな技術を使用して作成されました。その連続性は、ヒトまたはマウスのリファレンスアセンブリに似ています。NCBIのGenBankとRefSeqで利用可能であり、近い将来RGDの主要アセンブリになります。^[26]

• 日本におけるラットのナショナルバイオリソースプロジェクト
• RGDについて
• RGDオントロジーについて
• RGDゲノムツール
• RGD 表現型とモデル
• RGD 疾患ポータル
• RGD フィジジェン ノックアウト
• RDG 遺伝子編集ラットリソースセンター
• 助成金 HL6454​​1 のプロジェクト情報
• NIH Rnor_6.0 アセンブリ