Analysis of genes affecting cognitive function in sporadic ALS

• Project/Area Number: 17K16116
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Neurology
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Nakamura Ryoichi 名古屋大学, 医学部附属病院, 医員 (80723030)
• Research Collaborator: KATSUNO Masahisa 名古屋大学, 大学院医学系研究科, 教授 (50402566) ; ATSUTA Naoki 名古屋大学, 医学部附属病院, 講師 (90547457) ; TOHNAI Genki 名古屋大学, 大学院医学系研究科, 特任助教 (00748353)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2018: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2017: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 筋萎縮性側索硬化症 / 高次脳機能障害 / 前頭側頭葉変性症 / 次世代シークエンサー / 網羅的解析 / ALS / FTD / TBK1 / VCP / 筋萎縮性側策硬化症 / 高次機能障害 / ALS疾患関連遺伝子 / FTLD疾患関連遺伝子

Outline of Final Research Achievements

Recent studies have shown that about 50% of patients with amyotrophic lateral sclerosis (ALS) have some cognitive impairment, and approximately 10-15% of ALS patients meet the clinical criteria of frontotemporal dementia (FTD) and are diagnosed as ALS-FTD. We performed genetic analysis on 713 ALS patients using a next-generation sequencer. Among the 713 ALS patients, 9 cases (1.26%) harbored a mutation of the TBK1 gene, and some cases with the TBK1 mutation were diagnosed as ALS-FTD. Moreover, other 3 cases harbored a mutation of the VCP gene. Of the 3 cases, 2 cases had inclusion body myopathy or FTD patients in their families. The remaining one had behavioral disturbance and was diagnosed as ALS-FTD. These results suggested that the mutations of the TBK1 and VCP genes are important in the genetic background of ALS with cognitive dysfunction.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、ALS患者の約50%に認知機能障害や遂行機能障害といった高次脳機能障害を認め、ALS患者の10-15%は前頭側頭型認知症(FTD)の診断基準を満たし、ALS-FTDに分類されることがわかっている。また、ALSとFTDは共通の病理基盤を持ち、連続した疾患スペクトラムと考えられている。高次脳機能障害に影響を与える遺伝子は臨床像に影響を与える遺伝子ならびに進行を規定する蛋白の解明につながり、症状の進行を規定する蛋白の解明はその蛋白の働きを阻害する薬剤の開発につながり、孤発性ALSの病態解明、治療薬開発に大きく道を開く可能性がある。

Research Products

• [Journal Article] Increase of arginine dimethylation correlates with the progression and prognosis of ALS. (2019)
  • Author(s): Ikenaka K, Atsuta N, Maeda Y, Hotta Y, Nakamura R, Kawai K, Yokoi D, Hirakawa A, Taniguchi A, Morita M, Mizoguchi K, Mochizuki H, Kimura K, Katsuno M, Sobue G.
  • Journal Title: Neurology. Volume: 92 Issue: 16
  • DOI: 10.1212/wnl.0000000000007311
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multi-Ethnic Comparison of the Characteristics of Amyotrophic Lateral Sclerosis-Related TBK1 Gene Variants (2019)
  • Author(s): Tohnai Genki、Nakamura Ryoichi、Nakatochi Masahiro、Atsuta Naoki、Katsuno Masahisa、Sobue Gen
  • Journal Title: Journal of Neurology & Neuromedicine Volume: 4 Issue: 1 Pages: 7-11
  • DOI: 10.29245/2572.942x/2019/1.1236
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Age-related impairment in Addenbrooke's cognitive examination revised scores in patients with amyotrophic lateral sclerosis. (2018)
  • Author(s): Masuda M, Watanabe H, Tanaka Y, Ohdake R, Ogura A, Yokoi T, Imai K, Kawabata K, Riku Y, Hara K, Nakamura R, Atsuta N, Katsuno M, Sobue G.
  • Journal Title: Amyotroph Lateral Scler Frontotemporal Degener. Volume: Epub ahead of print Issue: 7-8 Pages: 1-7
  • DOI: 10.1080/21678421.2018.1510009
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Modeling sporadic ALS in iPSC-derived motor neurons identifies a potential therapeutic agent. (2018)
  • Author(s): Fujimori K, Ishikawa M, Otomo A, Atsuta N, Nakamura R, Akiyama T, Hadano S, Aoki M, Saya H, Sobue G, Okano H.
  • Journal Title: Nat Med. Volume: 24 Issue: 10 Pages: 1579-1589
  • DOI: 10.1038/s41591-018-0140-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] オミックス解析を通じて希少難治性疾患の医療に貢献する基盤研究 大規模臨床、ゲノム、不死化細胞リソースを基盤としたオミックス解析による孤発性ALS治療法開発 (2018)
  • Author(s): 中村 亮一, 熱田 直樹, 祖父江 元
  • Journal Title: 遺伝子医学MOOK Volume: 34 Pages: 55-61
• [Journal Article] Frequency and characteristics of the TBK1 gene variants in Japanese patients with sporadic amyotrophic lateral sclerosis (2018)
  • Author(s): Tohnai Genki、Nakamura Ryoichi、Sone Jun、Nakatochi Masahiro、Yokoi Daichi、Katsuno Masahisa、Watanabe Hazuki、Watanabe Hirohisa、Ito Mizuki、Li Yuanzhe、Izumi Yuishin、et al. Atsuta Naoki、Sobue Gen
  • Journal Title: Neurobiology of Aging Volume: 64 Pages: 158.e15-158.e19
  • DOI: 10.1016/j.neurobiolaging.2017.12.005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Citrullination of RGG Motifs in FET Proteins by PAD4 Regulates Protein Aggregation and ALS Susceptibility (2018)
  • Author(s): Tanikawa Chizu、Ueda Koji、Suzuki Akari、Iida Aritoshi、Nakamura Ryoichi、Atsuta Naoki、Tohnai Genki、Sobue Gen、Saichi Naomi、Momozawa Yukihide、Kamatani Yoichiro、Kubo Michiaki、Yamamoto Kazuhiko、Nakamura Yusuke、Matsuda Koichi
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 22 Issue: 6 Pages: 1473-1483
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2018.01.031
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Structural MRI correlates of amyotrophic lateral sclerosis progression (2017)
  • Author(s): Senda Joe、Atsuta Naoki、Watanabe Hirohisa、Bagarinao Epifanio、Imai Kazunori、Yokoi Daichi、Riku Yuichi、Masuda Michihito、Nakamura Ryoichi、Watanabe Hazuki、Ito Mizuki、Katsuno Masahisa、Naganawa Shinji、Sobue Gen
  • Journal Title: Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry Volume: 88 Issue: 11 Pages: 901-907
  • DOI: 10.1136/jnnp-2016-314337
  • NAID: 120006375888
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 【神経疾患のゲノム医療】 筋萎縮性側索硬化症のゲノム医療 (2017)
  • Author(s): 中村 亮一, 藤内 玄規, 熱田 直樹, 勝野 雅央, 祖父江 元
  • Journal Title: 神経内科 Volume: 86 Pages: 678-685
• [Presentation] 封入体筋炎におけるエクソーム解析 (2019)
  • Author(s): 勝野雅央、中村亮一、村上あゆ香、野田成哉、木村正剛、熱田直樹
  • Organizer: 多系統蛋白質症(MSP)の疾患概念確立および 診断基準作成、診療体制構築に関する研究班会議
• [Presentation] Genetics of ALS and related disorders (2019)
  • Author(s): Ryoichi Nakamura
  • Organizer: The first joint symposium of the Neurological Institute of VGHTPE and Department Neurology of Nagoya University
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Validation of genetic factors affecting survival in Japanese ALS patients (2018)
  • Author(s): Ryoichi Nakamura, Naoki Atsuta, Genki Tohnai, Masahiro Nakatochi, Naoki Hayashi, Daichi Yokoi, Hirohisa Watanabe, Masahisa Katsuno, et al.
  • Organizer: 29th International Symposium on ALS/MND.
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 多施設共同前向きコホートでみたALS患者に対する気管切開下陽圧換気療法の予後 (2018)
  • Author(s): 林 直毅, 熱田 直樹, 横井 大知, 中村 亮一, 伊藤 瑞規, 渡辺 宏久, 勝野 雅央, 和泉 唯信, 饗場 郁子, 狩野 修, 谷口 彰, 森田 光哉, 阿部 康二, 金井 数明, 服部 信孝, 青木 正志, 桑原 聡, 梶 龍兒, 祖父江 元, JaCALS
  • Organizer: 第59回日本神経学会学術大会
• [Presentation] 前頭側頭葉変性症の早期診断へ向けた尾状核体積自動測定システムの開発 (2018)
  • Author(s): 加藤 隼康, 山下 典生, 渡辺 宏久, 大嶽 れい子, 田中 康博, 小倉 礼, 川畑 和也, 桝田 道人, 横井 孝政, 原 一洋, 中村 亮一, 熱田 直樹, 勝野 雅央, 祖父江 元
  • Organizer: 第59回日本神経学会学術大会
• [Presentation] Validation of genetic factors affecting survival in Japanese ALS patients (2018)
  • Author(s): 中村 亮一, 熱田 直樹, 藤内 玄規, 中杤 昌弘, 林 直毅, 横井 大知, 渡辺 宏久, 勝野 雅央, 和泉 唯信, 森田 光哉, 谷口 彰, 服部 信孝, 狩野 修, 織田 雅也, 阿部 康二, 桑原 聡, 溝口 功一, 梶 龍兒, 祖父江 元, JaCALS
  • Organizer: 第59回日本神経学会学術大会
• [Presentation] Frequency and characteristics of the TBK1 gene variants in Japanese patients with sporadic ALS (2018)
  • Author(s): 藤内 玄規, 中村 亮一, 曽根 淳, 中杤 昌弘, 横井 大知, 勝野 雅央, 和泉 唯信, 森田 光哉, 谷口 彰, 桑原 聡, 阿部 康二, 溝口 功一, 青木 正志, 服部 信孝, 辻 省次, 梶 龍兒, 熱田 直樹, 祖父江 元, JaCALS
  • Organizer: 第59回日本神経学会学術大会
• [Presentation] ALSFRS-Rを用いた筋萎縮性側索硬化症患者の進行、予後予測と治験デザイン (2018)
  • Author(s): 熱田 直樹, 中村 亮一, 林 直毅, 横井 大知, 伊藤 瑞規, 渡辺 宏久, 勝野 雅央, 和泉 唯信, 森田 光哉, 谷口 彰, 織田 雅也, 阿部 康二, 狩野 修, 桑原 聡, 青木 正志, 金井 数明, 服部 信孝, 梶 龍兒, 祖父江 元, JaCALS
  • Organizer: 第59回日本神経学会学術大会
• [Presentation] 筋萎縮性側索硬化症の脳萎縮様式の多様性と認知機能の関係性 (2018)
  • Author(s): 加藤 隼康, 渡辺 宏久, 山下 典生, 川畑 和也, 蝦名 潤哉, 大嶽 れい子, 田中 康博, 吉田 有佑, 小倉 礼, 桝田 道人, 原 一洋, 中村 亮一, 熱田 直樹, 勝野 雅央, 祖父江 元
  • Organizer: 第37回日本認知症学会学術集会
• [Presentation] VCP 遺伝子変異が認められた4 家系の臨床像 (2018)
  • Author(s): 中村亮一、安藤孝志、原一洋、熱田直樹、勝野雅央
  • Organizer: 多系統蛋白質症(MSP)の疾患概念確立および 診断基準作成、診療体制構築に関する研究班会議
• [Presentation] Clinical characteristics of familial and sporadic amyotrophic lateral sclerosis patients with G93S mutation in the SOD1 gene. (2017)
  • Author(s): Ryoichi Nakamura, Naoki Atsuta, Genki Tohnai, Daichi Yokoi, Hazuki Watanabe, Naoki Hayashi, Jun Sone, Mizuki Ito, Hirohisa Watanabe, Masahisa Katsuno, Yuishin Izumi, Rina Hashimoto, Ikuko Aiba, Kouichi Mizoguchi, Ryuji Kaji, & Gen Sobue, JaCALS.
  • Organizer: World Congress of Neurology
  • Int'l Joint Research