シングルセル解析を用いた劣性栄養障害型表皮水疱症における遺伝子型－表現型相関解析

Research Project

Project/Area Number	21K08324
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 53050:Dermatology-related
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	新保敬史大阪大学, 大学院医学系研究科, 特任准教授(常勤) (70780609)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000) Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords	シングルセル解析 / 劣性栄養障害型表皮水疱症 / 遺伝子型-表現型相関 / 表皮水疱症 / 劣勢栄養障害型表皮水疱症 / 遺伝子型-表現系相関
Outline of Research at the Start	劣性栄養障害型表皮水疱症は、反復性の水疱形成を伴う皮膚遺伝性難病であり、現在根治的治療法はない。本疾患はCOL7A1遺伝子の変異により発症し、患者は生涯にわたって全身熱傷様症状に苦しむ。本研究では、患者ごとに病態が大きく異なる劣性栄養障害型表皮水疱症における遺伝子型-表現型相関を解明し、遺伝子診断情報に基づいた正確な病態予測を可能にするための基盤情報の集積を目的とする。具体的には、迅速マウスゲノム編集技術iGONAD法を活用したマウス遺伝学とシングルセル解析を駆使し、劣性栄養障害型表皮水疱症の発症に関わる各遺伝子変異が皮膚の恒常性、病態に対してどの様な影響を与えるか詳細に解析する。
Outline of Annual Research Achievements	本研究は、遺伝子診断情報を活用して、劣性栄養障害型表皮水疱症における遺伝子型-表現型相関を解明し、正確な病態予測を可能にすることを目的とする。研究者は、迅速マウスゲノム編集技術を用いて患者由来遺伝子変異を有したモデルマウスを複数作製し、遺伝子型と病態を対応させる。シングルセル解析を活用することにより、より詳細かつ正確に遺伝子変異が引き起こす変化を解析することも目的とされる。本研究では、三種のCol7a1変異を有したモデルマウスを作製し、患者由来遺伝子変異が皮膚の恒常性維持に与える影響を迅速に解析する。この研究は、希少遺伝性疾患の遺伝子型-表現型相関解析に迅速ゲノム編集技術を活用する独創的な提案であり、劣性栄養障害型表皮水疱症の治療戦略決定法を刷新することを目的としている。具体的には、p.Glu2857X（2857番目のグルタミン酸がストップコドンに置換）、c.5818delC（5818番目のシトシンが欠失することにより下流にストップコドンが出現）、c.6573+1GtoC（6573番目の塩基の3'側に隣のグアニンがシトシンに置換され、スプライシング異常が発生）の３変異に着目した。当該年度は、これまでに作出したモデルマウスから、患者と同様の変異をもつコンパウンドヘテロマウス（前年度までに得られなかった組み合わせ）を作出した。得られたマウスの表現型解析を詳細に行った。得られた結果から、当該遺伝子変異が個体に与える影響について、ヒト-マウス間における異同が存在することも明らかにできた。また予定していた通り、遺伝子発現、エピゲノムの定量を目的としてシングルセル解析も施行した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 昨年度と同様に研究は順調に進展している。昨年度に作出できなかったモデルマウスについても樹立することができ、解析を進めた。これまでに確立されたモデルマウスを用いてシングルセルRNA-seq、シングルセルATAC-seq解析も実施できた。初期解析から得られたデータの品質に問題ないこともわかっている。
Strategy for Future Research Activity	これまで本研究計画では、予定通りの進捗が得られている。最終年度に向けては、得られたモデルマウスを適切に交配し、追加実験が必要になった際に迅速に実験が行えるように準備する。またこれまでに得られたシングルセルデータの解析も進める。シングルセルRNA-seqとシングルセルATAC-seqデータを統合的に解析し、各遺伝子変異が個体に与える影響を詳細に解析する。劣性栄養障害型表皮水疱症における遺伝子型-表現型相関の解明に引き続き取り組み、成果を外部公表する準備も進める。