2006-03-12

X染色体用のペアワイズLD計算

ベータ版扱いです。ファイルはかなり重いですので、アクセスには忍耐が必要かも知れません(重いのは、EMのiteration 5000回分のところ)。
X染色体は、男に１本、女に２本ありますので、ハプロタイプ推定にあたっては、観測データにつき、女のデータは２本分、男のデータは１本分として重み付けをしてカウントします。
ただし、X染色体には、pseudoautosomal regionsと呼ばれる領域があり、この領域はY染色体に相同領域があり、男女ともディプロイドになっているので、その領域の解析には、常染色体と同様の解析を行います。pseudoautosomal regionsでは男でも多型のヘテロ個体が存在するのに対し、それ以外の領域では、ハプロイドなのでジェノタイプは"ホモ"のように観測されます。たとえば、HapmapのCEUの公開データにて、男のヘテロ観測人数を縦軸に、X染色体上の位置を横軸にプロットすると以下のようになります。

これは、pseudoautosomal regionsはX染色体の両端にあるという事実と符合します。以下では、X染色体と書いたものは、このpseudoautosomal regionsを除いたX染色体領域のこととします。

X染色体の男女混成サンプルのジェノタイプデータを用いて、EMアルゴリズムによるLD計算
- 非家系データの場合
  - 女は２本、男は１本。男のヘテロデータはタイピングエラーとみなし計算から排除することとする。
  - 計算用エクセルはこちら
- トリオデータの場合
  - 両親の３本の染色体について計算する。
  - 父親の１本の染色体のタイプは、父親のジェノタイプのみを用いて決定する。父親がヘテロの場合は、タイピングエラーとみなして計算から排除する
  - 母親の２本の染色体のタイプは、２SNPの両方がヘテロの場合以外は、子供・父親のジェノタイプデータによらず、自身のジェノタイプのみを用いて決定する。
  - 母親のジェノタイプが２SNPの両方でヘテロの場合には、次のようにする。
    - 子が男の場合
      - 息子のジェノタイプがヘテロの場合には、タイピングエラーとみなし、母親自身のジェノタイプからハプロタイプの分配を決定する。
      - 息子のジェノタイプがホモの場合
        
        母親と息子の間の伝達がありえない場合には、母親自身のジェノタイプからハプロタイプの分配を推定する。
        
        母親と息子の間の伝達がありえる場合には、その情報をもとに母親のハプロタイプを決定する。
    - 子が女の場合
      - 父親がホモの場合
        
        トリオの伝達関係が成立する場合には、その情報を用いて母親のハプロタイプ分配を決定する。
        
        トリオの伝達関係が成立しない場合には、母親のジェノタイプ情報を用いて母親のハプロタイプ分配を決定する。
      - 父親がヘテロ(タイピングエラー)の場合
        
        母と娘の間のみで、伝達・非伝達の可否を確認すると、必ず可能になる。
        
        その情報を用いて母親のハプロタイプ分配を推定する。
        
        父親のジェノタイプが不明で、母親が２SNPヘテロの場合で子も２SNPヘテロの場合
        
        子のハプロタイプの組み合わせ
        
        これに対するエクセルはこちら
        
        別法として、母親のジェノタイプの情報のみを用いて分配することも可能。
        
        これに対応するエクセルはこちら
    - 上記のように、メンデルの法則への合致・非合致の判断は、子が息子か娘かで異なるので、入力フォーマットは、両親-息子用と両親-娘用の２パターンに分かれている。

X染色体トリオデータ、方法１
■１トリオあたり、父1本、母2本の計3本の染色体情報を用いる
■父のハプロタイプは常に確定する
■母の２SNPの複合ジェノタイプが９タイプのうち、決定的８タイプの場合は、それに従って振り分ける
■母がダブルヘテロの場合には次の手順を踏む
●子が男の場合
→子の２SNP複合ジェノタイプが適正(ダブルホモ)の場合。確定する。
→子の２SNP複合ジェノタイプが不適切な場合。不確定。母の染色体２本について通常のEMにおける分配規則を適用する群とみなす(Undet)
●子が女の場合
→父母子トリオのジェノタイプ関係が、メンデルの法則を満足するかどうかを判断する
　→満足しないとき：娘の染色体の１本は母から伝達されたものとみなして、母の２本の染色体を分配する。
　　→娘がダブルホモのとき、確定する。
　　→娘が半ヘテロのときは
　　　→AABbのとき、AB/ab vs Ab/aBをAB vs Abで分配する
　　　→aaBbのとき、AB/ab vs Ab/aBをaB vs abで分配する
　　　→AaBBのとき、AB/ab vs Ab/aBをAB vs aBで分配する
　　　→Aabbのとき、AB/ab vs Ab/aBをAb vs abで分配する
　　→娘がダブルへテロのときは
　　　→AB/ab vs Ab/aBをAB^2*ab+AB*ab^2 vs Ab^2*aB+Ab*aB^2で分配する
　→満足するとき：確定する。