機械学習が解き明かす冠動脈疾患の「希少遺伝子変異」 ―高精度なリスク予測による個別化予防の実現へ―

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2026-06-11 千葉大学

千葉大学と理化学研究所の研究グループは、機械学習を活用した日本人の全ゲノム解析により、冠動脈疾患の発症に関わる希少遺伝子変異の影響を高精度に評価する手法を開発した。冠動脈疾患は遺伝要因の寄与が50%以上とされるが、従来の解析では頻度の低い希少変異の評価が困難だった。本研究では機械学習を用いて希少変異を解析し、脂質代謝関連だけでなく免疫機能や血小板機能など多様な生物学的経路に関与する59の関連遺伝子を同定した。さらに、希少変異の影響を数値化する「希少変異スコア(RVS)」を開発し、冠動脈疾患の発症だけでなく将来の心血管疾患死亡リスクも予測できることを示した。RVSは従来の多遺伝子リスクスコア(PRS)では捉えられない独自の遺伝的リスクを反映しており、両者を統合したリスク評価モデルでは予測精度が大幅に向上した。本成果は、希少遺伝子変異を考慮した個別化予防や精密医療の実現に向けた重要な基盤となる。

機械学習が解き明かす冠動脈疾患の「希少遺伝子変異」 ―高精度なリスク予測による個別化予防の実現へ―
図:冠動脈疾患全ゲノム解析の機械学習フレームワーク

<関連情報>

機械学習により、希少遺伝子変異の寄与が明らかになり、日本人集団における冠動脈疾患のリスク予測が向上する Machine Learning Reveals the Contribution of Rare Genetic Variants and Enhances Risk Prediction for Coronary Artery Disease in the Japanese Population

Hirotaka Ieki, MD, PhD, Sai Zhang, PhD, Satoshi Koyama, MD, PhD, Martin Kjellberg, MS, Hiroki Yoshida, MD, PhD, Ryo Kurosawa, MD, PhD, Hiroshi Matsunaga, MD, PhD, … ,the Biobank Japan Project
Circulation: Genomic and Precision Medicine  Published: 4 June 2026
DOI:https://doi.org/10.1161/CIRCGEN.125.005341

Abstract

BACKGROUND:

GWASs (genome-wide association studies) have advanced our understanding of coronary artery disease (CAD) genetics and enabled the development of polygenic risk scores (PRSs) for estimating genetic risk based on common variant burden. However, GWASs have limitations in analyzing rare variants due to insufficient statistical power, thereby constraining PRS performance.

METHODS:

We conducted whole-genome sequencing of 1752 Japanese patients with CAD and 3019 controls. A machine learning-based analytical framework was applied to identify and interpret rare genetic variants associated with CAD pathogenesis.

RESULTS:

This approach identified 59 CAD-related genes, including known causal genes such as LDLR and those not previously captured by GWASs. A rare variant-based risk score derived from the framework demonstrated distinct clinical characteristics compared with a conventional common variant-based PRS. The rare variant-based risk score significantly discriminated CAD cases and predicted cardiovascular mortality in an independent cohort. Furthermore, combining the rare variant-based risk score with the traditional PRS improved CAD prediction compared with the PRS alone (area under the curve, 0.66 versus 0.61; P=0.007).

CONCLUSIONS:

These findings underscore the distinct and complementary value of the rare variant-based risk score compared with the conventional PRS, highlighting the enhanced predictive power achieved through their integration. This comprehensive approach proposes broader genetic profiling, offering substantial potential for improved clinical risk stratification and personalized prevention strategies.

医療・健康
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