比較ゲノミクス · 統計的手法 · 動物遺伝学

Jiaqi Wu 呉 佳齊 · ウー・ジャーチー

広島大学 助教
統合生命科学研究科・生物生産学部(応用動物植物科学プログラム) · 広島県東広島市

哺乳類・家禽・家畜・野生動物・ウイルスの大規模ゲノムデータをもとに、形質・育種・適応がどのように生まれてきたのかを研究しています。あわせて、大規模な比較ゲノム解析を比較可能で再現可能にする手法——遺伝子をまたいで本当に「同じ枝」どうしを比べられるようにする手法——を開発しています。

01

概要

現在は広島大学生物生産学部の応用動物植物科学プログラムで進化ゲノミクスの研究を行い、動物遺伝育種学の講義を担当しています。比較ゲノミクス・分子進化・統計遺伝学・バイオインフォマティクスの接点に立ち、哺乳類、鳥類・家禽、家畜、昆虫、ウイルスの大規模ゲノムデータから、共通する進化の原理を読み取ることを目指しています。

研究を通じて一貫して問い続けているのは、大規模解析は本当に「同じ進化的対象」を比較しているのかということです。この問いに答えるために、それを保証する手法・ベンチマーク・再現可能なワークフローを構築しています。学部では医学(山東大学)、修士ではバイオインフォマティクス(復旦大学、故・鍾揚教授および長谷川政美教授に師事)、博士では統計遺伝学(東京大学、岸野洋久教授に師事)を学び、その後、東京工業大学(日本学術振興会特別研究員)、東海大学医学部(JST CREST)を経て、広島大学に至ります。

私にとって、動物育種ゲノミクスと進化ゲノミクスは別々の分野ではなく、ひとつの枠組みです。哺乳類の生活史進化を推定するのに使う統計ゲノミクスの道具立ては、そのまま家禽・家畜の育種——在来鶏やヤギの起源、集団構造、遺伝的多様性——にも、保全と個体群管理のための野生哺乳類のゲノムモニタリング(ツキノワグマ、ニホンオオカミ、コウモリなど)にも使えます。種分化という長い歴史と、種内・品種内の多様性・適応・選抜とを、共通の基準の上で結びつけることを目指しています。

02

研究

動物遺伝育種学から手法開発まで——種分化の長い歴史と、品種内の多様性・適応・選抜とを、共通の監査可能な基準の上で結びつけます。

系統ゲノム手法

遺伝子をまたぐ枝の比較可能性

分類群が欠けたり、遺伝子系統樹どうしが食い違ったりすると、種樹上では別々だった枝が融合したり消えたりします。枝の同一性——そしてあらゆる種類の「欠測」——を明示的かつ再現可能にする、スプリットに基づく座標系を開発しています。

分子進化

進化速度・生活史・制約

分子進化速度を手がかりに、哺乳類の生活史進化、機能的制約、種内多型を読み解きます——有胎盤類が K–Pg 境界後に夜行性のボトルネックを経たとする仮説も、ここから生まれました。

ウイルスゲノミクス

ゲノム監視と変異動態

Genotype-to-Phenotype Japan(G2P-Japan)コンソーシアム向けに、ウイルスゲノム変異データベースを設計・解析しています——SARS-CoV-2 変異株の出現と拡大、HCV の薬剤耐性、KSHV の伝播が対象です。

動物遺伝育種学

家禽・家畜・野生哺乳類

育種と保全のための集団ゲノミクス・比較ゲノミクス——在来鶏やヤギの起源と集団構造、野生哺乳類(ツキノワグマ、ニホンオオカミ、コウモリ)のゲノムモニタリングから、カイコ、ヤガ類害虫、走鳥類にまで広がります。

現在の焦点 — SplitAligner

分類群の欠損や遺伝子系統樹の不一致がある状況で系統ゲノミクスを行うための、枝同一性の座標系です。種樹のスプリットを射影することで枝の同一性を定義し、枝の「欠測」を明示的で監査可能なカテゴリに分解します。決定論的なグラフ理論的オラクル・ベンチマーク(Catnip10)と、C++ コアを備えた R 実装(SplitAlignerR)が付属します。枝座標は表示上の根の位置や節点の並び順ではなく、正準化された無根スプリットによって定義されるため、同じ重み付き無根樹を表す等価な表現のあいだで、生物学的な枝の同一性が保たれます。

現在の焦点 — Catnip10

固定または共有の参照枝座標軸に値を書き込む枝単位のワークフローを対象とした、決定論的な 10 分類群の適合性ベンチマークです。独立したグラフ理論的オラクル(graph oracle)が真値を与え、ワークフローは 2 つの軸——剪定を考慮した座標の適格性と、表現の違いに対して安定な座標の同一性・可用性——で採点されます。SplitAligner が座標を構築し、Catnip10 がそれを検証します。

03

ソフトウェア

私が開発・維持するオープンソースツール。手法・検証データ・再現可能なワークフローをまとめて公開しています。

SplitAligner

Perl系統ゲノミクス2026

各遺伝子系統樹を、その遺伝子座固有の分類群カバレッジのもとで種樹のスプリットへ写像し、枝の欠測をその種類(構造的欠測・融合・トポロジー由来)ごとに名付ける枝同一性座標系。決定論的な Catnip10 監査ベンチマークを同梱しています。

Catnip10

Python / RMIT適合性ベンチマーク

固定または共有の参照枝座標軸に値を書き込む枝単位のワークフローを対象とした、決定論的な 10 分類群の適合性ベンチマーク。独立したグラフ収縮オラクルが真値を与え、剪定を考慮した座標の適格性と、表現の違いに対して安定な座標の同一性の 2 軸で採点します。SplitAligner の検証エコシステムの中で開発しました。

SplitAlignerR

R / C++17GPL-3v0.1.0 · Pro RECERT 認証済み

SplitAligner の R インターフェースおよび独立ベンチマーク・トラックです。v0.1.0 には、厳密な有限範囲の枝長検証、明示的な構造的/トポロジー的状態、複合座標の来歴を備えた本番用 C++17 graph-first マッパー、字面どおりの NA を residual NA として保持する独立した fixed/free 対の finalize 層、そして Catnip10 ベンチマーク全体(272 セル、19 の融合イベント)を独立に再計算する純 R のノード・エッジ・オラクルが含まれます。不変の v0.1.0 リリースは独立した Pro RECERT を通過済みで、デフォルトブランチはリリース後の開発ラインです。

La Terra

RMIT2026開発中

枝単位の比較ゲノミクスのための、行列を出発点とする R フレームワークです。SplitAlignerR の交換オブジェクト(遺伝子 × 枝行列、種樹、枝座標キー、セル状態、来歴)から始め、遺伝子単位の形質関連スクリーニング、グループ化検証つきのスパース予測モデル、診断プロットを一つの追跡可能なワークフローにまとめます。現在のリリースは二値形質に対応し、固定した SplitAlignerR バックエンドのプレリリース(0.1.0.9002、SHA-256 検証済み)に対してインストールするため、両パッケージが進化しても結果の再現性が保たれます。

SGV-Caller

PerlMIT2025

GISAID のデータから、塩基・コドン・アミノ酸の各レベルで SARS-CoV-2 ゲノム変異のローカルデータベースを構築するバリアントコーラーです。G2P-Japan コンソーシアム向けに、日本国内のウイルス変異監視を支える基盤データ源として開発しました。

RRAA

Perl2025集団遺伝学

縮約代表サンプリングによる Admixture 解析(Reduced-Representation Admixture Analysis)。対象集団内の近交が ADMIXTURE で推定される集団構造の安定性にどう影響するかを検証する Perl パイプラインです。対象集団から個体を繰り返しランダムに抽出し、指定した K で ADMIXTURE を再実行して、祖先成分の変動をまとめます。vcftools と ADMIXTURE に依存し、ヤギの SNP 例データを同梱しています。

04

論文

主要な査読付き論文。全リストは Google Scholar ↗。

2026
2025
2024
2023
  • 13Multiple mutations of SARS-CoV-2 Omicron BA.2 orchestrate its virological characteristics共同筆頭
    Kimura I, Yamasoba D, Nasser H, Ito H, Zahradnik J, Wu J, Fujita S, Uriu K, … Sato K. 2023. Journal of Virology 97(10):e0101123.
  • 14Virological characteristics of the SARS-CoV-2 XBB variant derived from recombination of two Omicron subvariants
    Tamura T, Ito J, Uriu K, … Genotype to Phenotype Japan Consortium (Wu J), … Sato K. 2023. Nature Communications 14(1):2800.
  • 15Convergent evolution of SARS-CoV-2 Omicron subvariants leading to the emergence of BQ.1.1
    Ito J, Suzuki R, Uriu K, … Genotype to Phenotype Japan Consortium (Wu J), … Sato K. 2023. Nature Communications 14(1):2671.
  • 16SARS-CoV-2 Haplograph: visualization of SARS-CoV-2 haplotype spread in Japan
    Nakagawa S, Katayama T, Jin L, Wu J, Kryukov K, Oyachi R, et al.. 2023. Genes & Genetic Systems 98(5):221.
2022
  • 17Molecular evolutionary rate predicts intraspecific genetic polymorphism and species-specific selection責任著者
    Wu J, Yonezawa T, Kishino H. 2022. Genes 13(4):708.
  • 18Massive loss of transcription factors promotes the initial diversification of placental mammals共同筆頭
    Zhao X, Wu J, Kishino H, Chen L. 2022. International Journal of Molecular Sciences 23(17):9720.
  • 19The SARS-CoV-2 Lambda variant exhibits enhanced infectivity and immune resistance共同筆頭
    Kimura I, Kosugi Y, Wu J, Zahradnik J, … Sato K. 2022. Cell Reports 38:110218.
  • 20SARS-CoV-2 spike P681R mutation, a hallmark of the Delta variant, enhances fusogenicity and pathogenicity
    Saito A, Irie T, Suzuki R, … Wu J, … Kawaoka Y, Sato K. 2022. Nature 602:300.
  • 21Attenuated fusogenicity and pathogenicity of the SARS-CoV-2 Omicron variant
    Suzuki R, Yamasoba D, Kimura I, … Genotype to Phenotype Japan (Wu J), … Sato K. 2022. Nature 603:700.
  • 22Altered TMPRSS2 usage by SARS-CoV-2 Omicron impacts infectivity and fusogenicity
    Meng B, Abdullahi A, … Genotype to Phenotype Japan Consortium (Wu J), … Gupta RK. 2022. Nature 603:706.
  • 23Paleogenomics reveals independent and hybrid origins of two wolf lineages endemic to Japan
    Segawa T, Yonezawa T, Mori H, … Wu J, … Nishihara H. 2022. Current Biology 32(11):2494.
2021
  • 24Evolution of reproductive life history in mammals and the associated change of functional constraints責任著者
    Wu J, Yonezawa T, Kishino H. 2021. Genes 12(5):740.
  • 25World-wide prevalence of substitutions in the HCV genome associated with resistance to direct-acting antivirals共同筆頭
    Liu Z, Mao X, Wu J, Yu K, … Chen X. 2021. Clinical Gastroenterology and Hepatology 19:1906.
  • 26SARS-CoV-2 B.1.617.2 (Delta) variant replication and immune evasion
    Mlcochova P, Kemp SA, … Genotype to Phenotype Japan Consortium (Wu J), … Gupta RK. 2021. Nature 599:114.
  • 27SARS-CoV-2 spike L452R variant evades cellular immunity and increases infectivity
    Motozono C, Toyoda M, … Genotype to Phenotype Japan Consortium (Wu J), … Sato K. 2021. Cell Host & Microbe 29:1124.
2020
  • 28Comparative genomic analyses illuminate the distinct evolution of megabats within Chiroptera
    Nikaido M, Kondo S, Zhang Z, Wu J, … Kai C. 2020. DNA Research 27:1.
2018
  • 29A single pheromone receptor gene conserved across 400 My of vertebrate evolution
    Suzuki H, Nishida H, … Wu J, … Nikaido M. 2018. Molecular Biology and Evolution 35:2928.
2017
  • 30Rates of molecular evolution suggest natural history of life-history traits and a post-K–Pg nocturnal bottleneck of placentals責任著者
    Wu J, Yonezawa T, Kishino H. 2017. Current Biology 27:3025.
  • 31Genomic adaptation to polyphagy and insecticides in a major East Asian noctuid pest共同筆頭
    Cheng T, Wu J, Wu Y, … Goldsmith MR, Feng Q, Xia Q, Mita K. 2017. Nature Ecology & Evolution 1:1747.
  • 32Phylogenomics and morphology of extinct paleognaths reveal the origin and evolution of the ratites
    Yonezawa T, Segawa T, … Wu J, … Willerslev E, Hasegawa M. 2017. Current Biology 27:68.
  • 33Expression map of a complete set of gustatory receptor genes in chemosensory organs of Bombyx mori
    Guo H, Cheng T, … Wu J, … Xia Q, Mita K. 2017. Insect Biochemistry and Molecular Biology 82:74.
2015
  • 34Phylogeographic and demographic analysis of the Asian black bear (Ursus thibetanus) based on mitochondrial DNA筆頭著者
    Wu J, Kohno N, Mano S, Fukumoto Y, Tanabe H, Hasegawa M, Yonezawa T. 2015. PLoS ONE 10:e0136398.
2014
  • 35Importance of synonymous substitutions under dense taxon sampling and appropriate modeling in reconstructing the mitogenomic tree of Eutheria筆頭著者
    Wu J, Hasegawa M, Zhong Y, Yonezawa T. 2014. Genes & Genetic Systems 89:237.
2013
  • 36High-altitude adaptation of the schizothoracine fishes (Cyprinidae) revealed by mitochondrial genome analyses
    Li Y, Ren Z, Shedlock AM, Wu J, … Yonezawa T, Zhong Y. 2013. Gene 517:169.
05

連絡先

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