terravic/alphagenome-variant-visualization-skill

AlphaGenome バリアント可視化・解釈スキル

このスキルは、ヒト遺伝子変異の機能的制御結果を11のモダリティ（RNA-seq、DNase-seq、ChIP-seq H3K27ac/H3K4me3/CTCF/TF、スプライシング部位使用、スプライシングジャンクション、CAGE、PRO-CAP）にわたって予測、解釈、視覚的に提示する自動化ワークフローを提供します。

解析結果は静的レポートにまとめられ、自己完結型のインタラクティブHTML5およびWebGL視覚ダッシュボード（ui/alphagenome_dashboard.html）を生成します。

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1. スキル実行ワークフロー

ユーザーのバリアントクエリを処理する際は、以下の多段階手順に従ってください。

ステップ1: 遺伝子と転写産物の解決

対象遺伝子の座標、標準転写産物ID、鎖、エクソン構造を解決します。

python3 scripts/lookup_gene_info.py --gene <GENE_SYMBOL> --pretty
# またはゲノム位置でクエリ:
python3 scripts/lookup_gene_info.py --coord <CHROM:POS> --pretty

ステップ2: バイオサンプルとオントロジーの解決

対象の組織、疾患コンテキスト、または細胞種を標準オントロジーID（UBERON、CL、EFO）にマッピングします。

python3 scripts/resolve_ontology_terms.py --term "<TISSUE_OR_CELL_TYPE>" --pretty

ステップ3: スプライシング解釈

標準スプライス部位（+1/+2ドナー、-1/-2アクセプター）、エクソンスプライスエンハンサー/サイレンサー、または深部イントロン隠蔽部位のバリアントを評価する場合：

python3 scripts/interpret_splicing.py --benchmark <BENCHMARK_CASE> --ascii
# またはカスタムJSONを使用:
python3 scripts/interpret_splicing.py --input <DATA_JSON> --ascii

ステップ4: in-silico 変異導入と転写因子モチーフ解析

バリアント周辺（±20bp）の配列重要度を評価し、PWMモチーフの破壊（例：CTCF、SP1、GATA1、TAL1、FOXA1）を評価し、置換行列を計算します。

python3 scripts/analyze_ism.py --benchmark <BENCHMARK_CASE> --ascii
# または明示的な配列を使用:
python3 scripts/analyze_ism.py --seq "<40BP_SEQUENCE>" --pos 20 --ref <REF_BASE> --alt <ALT_BASE> --ascii

ステップ5: エピゲノムシグナルとトラックプロファイリング

RNA-seq、DNaseアクセシビリティ、H3K27ac、H3K4me3のシグナルカーブを生成します。

python3 scripts/visualize_genome_tracks.py --benchmark <BENCHMARK_CASE> --output-plot tracks.png
python3 scripts/visualize_variant_effects.py --benchmark <BENCHMARK_CASE> --output-radar radar.png

ステップ6: インタラクティブダッシュボードのコンパイル

包括的な解析データセットをスタンドアロンのインタラクティブHTML5ダッシュボードにコンパイルします。

python3 scripts/generate_dashboard.py \
  --input tests/synthetic_benchmarks.json \
  --case <BENCHMARK_CASE> \
  --output ui/alphagenome_dashboard.html

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2. 標準合成ベンチマークケース

このスキルには、患者の健康情報（PHI）を一切含まない4つの完全合成テストケースが含まれています。

1. syn_COL6A2_skip:
   • バリアント: chr21:46126238:G>C
   • 遺伝子: COL6A2（エクソン3 標準5'スプライスドナー破壊）
   • バイオサンプル: 骨格筋（UBERON:0001134）
   • 影響: エクソン3完全スキップ（$\Delta\Psi = -0.960$）、U1スプライスドナーコンセンサス消失、ナンセンス変異依存分解（NMD）による転写産物-65%損失。
2. syn_TP53_promoter:
   • バリアント: chr17:7675148:G>A
   • 遺伝子: TP53（コアプロモーター TSSから-85bp）
   • バイオサンプル: 肝臓/肝細胞（UBERON:0002107）
   • 影響: オープンクロマチンの崩壊（DNase -88%）、CTCF/SP1モチーフ消失、RNA発現-85%低下。
3. syn_HBA2_enhancer:
   • バリアント: chr16:223500:T>G
   • 遺伝子: HBA2（遠位遺伝子間制御領域 +24kb）
   • バイオサンプル: 赤芽球/K562（CL:0000765）
   • 影響: de novo GATA1/TAL1エンハンサー生成、赤血球特異的グロビン発現+140%増加。
4. syn_ACTB_control:
   • バリアント: chr7:5529776:C>T
   • 遺伝子: ACTB（エクソン4 同義置換）
   • バイオサンプル: ユビキタス/HepG2（EFO:0001187）
   • 影響: 中性ベースラインコントロール、スプライシングまたはエピジェネティック変化なし（$\Delta\Psi = 0.00$）。

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3. 参考ドキュメント

詳細な技術標準とスキーマ仕様については、以下の参考ドキュメントを参照してください。

• AlphaGenome API リファレンス: モダリティ定義、座標インデックス、JSONスキーマ。
• バリアント解釈ガイド: 統計的カットオフ、決定ルール、NMDロジック。
• レポートテンプレート: 標準的な研究および臨床報告フォーマット。
• ダッシュボードガイド: 6つのインタラクティブダッシュボードパネルの仕様。

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4. エージェントハーネス向けプロンプト例

サンプルプロンプト1（スプライシング解析）

"骨格筋におけるCOL6A2のバリアントchr21:46126238 G>Cを解析してください。スプライシングへの影響を定量化し、エクソンスキップやナンセンス変異依存分解の有無を確認し、インタラクティブな視覚ダッシュボードを生成してください。"

サンプルプロンプト2（プロモーター破壊）

"肝臓組織におけるTP53プロモーター内のバリアントchr17:7675148 G>Aの制御結果を評価してください。転写因子モチーフの消失、クロマチンアクセシビリティの変化を評価し、マルチトラック視覚レポートを作成してください。"

サンプルプロンプト3（de novo エンハンサー獲得）

"赤芽球におけるHBA2近傍の遺伝子間バリアントchr16:223500 T>Gをスクリーニングしてください。de novoの転写因子モチーフが生成されているかどうかを特定し、完全6パネルのインタラクティブUIダッシュボードを生成してください。"