Analysis of the causative genes of recurrent pregnancy loss in patients with normal fetal chromosomes using whole genome trio analysis

• Project/Area Number: 21K16817
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 56040:Obstetrics and gynecology-related
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: 吉原 紘行 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 助教 (30812094)
• Project Period (FY): 2025-01-21 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 不育症 / 胎児染色体正常流産 / トリオ解析 / 全ゲノムシークエンス / 習慣流産 / 次世代シーケンサー / 全エクソーム解析 / 絨毛 / 原因不明不育症 / 全エクソームトリオ解析 / 胎児染色体

Outline of Research at the Start

申請者らは、不育症の原因の40％に胎児染色体異常があることを報告したが、未だ25％は原因不明である。母体側の原因として、申請者らは10回以上流産した難治性不育症患者5人とその両親を対象とする全エクソーム解析を行い、母体のもつ不育症の原因候補遺伝子を同定することに成功した。胎児側の原因としては、染色体異常だけではなく遺伝子変異の存在が想定されるものの、未だ解明されていない点が多い。
本研究では、これらの点を踏まえ、不育症女性とその夫、胎児の3人を対象に全ゲノムシークエンスを用いた解析をすることにより、胎児の遺伝子変異に起因する不育症の原因遺伝子を同定する。

Outline of Annual Research Achievements

不育症の胎児側の原因として、染色体異常だけではなく遺伝子変異の存在が想定されるものの、未だ解明されていない点が多い。不育症女性とその夫、胎児の3人を対象に次世代シーケンサーを用いた解析をすることにより、胎児の遺伝子変異に起因する不育症の原因遺伝子を同定する。2022年度までに20家系以上について検体収拾ができており、当院ウイルス学教授と協力し全エクソームシークエンスによる解析を進めている。症例数を増やすためにエクソーム解析とした。絨毛組織由来のDNAと母由来のDNAを識別するためショートタンデムリピート解析を利用している。引き続き原因と考えられる遺伝子の同定を進めていく。
解析パイプラインについて概説する。生殖細胞変異の検出は、確立したパイプライン（Genomon-exome, http://genomon.hgc.jp/exome/） を用いて行った。配列リードはBurrows-Wheeler Alignerを用いてhg19参照ゲノムにアライメントされ、バリアントはPicard toolsを用いてPCR duplicateを除去したのち、VarScan2を用いて検出された。Variant allele frequency (VAF) >0.2 (20%) をカットオフ値として使用した。American College of Medical Genetics and Genomicsが発表したガイドラインに従い、マイナーアレル頻度が1%を超えるSNPsを削除した。これらのバリアントは、過去に病原性が報告された原因バリアント（カテゴリー1）あるいは関連する障害を引き起こすと強く予想されるバリアント（ナンセンス、フレームシフト、スプライスサイトバリアントなど）（カテゴリー2）とした。病原性のさらなる証拠のないミスセンス変種など意義不明のその他の変種は、本研究では非診断として扱う。