Development of biomarkers for lifestyle-related diseases by methylation analysis for SGA children based on the DOHaD theory

• Project/Area Number: 21K19751
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 59:Sports sciences, physical education, health sciences, and related fields
• Research Institution: 独立行政法人国立病院機構(東京医療センター臨床研究センター)
• Principal Investigator: 山澤 一樹 独立行政法人国立病院機構(東京医療センター臨床研究センター), その他部局等, 医長 (10338113)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: DOHaD / 生活習慣病 / SGA / メチル化 / インプリンティング疾患 / 先制医療

Outline of Research at the Start

SGA児（出生時の体格が身長、体重がともに在胎週数基準の10％未満の児）では、成人後の生活習慣病発症の確率が高いことが知られている（DOHaD説）が、その機序は不明である。本研究では、SGA児の頬粘膜からDNAを採取し、網羅的なメチル化解析を行う。同時に、データベースから各種周産期情報および体格指数、バイタル値等の臨床情報を取得する。評価項目はBMIおよび血圧とし、メチル化レベルとの関連を重回帰モデルあるいは回帰モデルによって解析し、各評価項目と相関のあるメチル化領域を探索する。最終的には頬粘膜DNAメチル化を用いて生活習慣病発症のリスクを定量的に判定するバイオマーカーの開発を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、Developmental Origins of Health and Disease(DOHaD)説に着目し、生活習慣病発症のat risk集団であるとされるSGA児(出生時の体格が身長、体重がともに在胎週数基準の10%未満の児)の頬粘膜DNAのメチル化レベルと、児のBMIや血圧等との関連を明らかにすることを目的とする。これに基づき、頬粘膜DNAを用いて生活習慣病発症のリスクを判定するバイオマーカーを探索し、リスクに応じた先制医療の実現を目指す挑戦的研究である。
令和4年度までに、全国の研究参加施設から310例のSGA児をリクルートした。リクルート時に、両親および祖父母情報、妊娠分娩情報、新生児期情報、乳児期情報、 研究登録時の体重・身長・頭囲、血圧、GH投与量、各種ラボデータについて聴取した。 全症例から研究参加同意を書面で取得後、頬粘膜DNA採取スワブキットを用いて、試料を採取した。頬粘膜試料からゲノムDNAを抽出した後、バイサルファイト処 理を行い、引き続いてパイロシークエンス法によるメチル化解析を実施した。この結果、310例中6例(1.9%)にインプリンティング疾患を同定した。この結果から、 heterogenousな集団であるSGAの中にインプリンティング疾患が一定数含まれていることが明らかとなった。
引き続き、DNAメチル化ビーズアレイ(Illumina社 Infinium MethylationEPIC Kit)によるゲノム全領域のCpGサイト85万箇所の網羅的なメチル化プロファイリングを実施中である。本解析により高スループットなメチル化解析が実施でき、全エピゲノム関連解析(Epigenome-wide association study: EWAS)が可能となる。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

DNAメチル化ビーズアレイ(Illumina社 Infinium MethylationEPIC Kit)の実施、データ解析に想定よりも時間を要しているため。

Strategy for Future Research Activity

【DNAメチル化ビーズアレイ解析】
頬粘膜DNAを用いて、DNAメチル化ビーズアレイ(Illumina社 Infinium MethylationEPIC Kit)によるゲノム全領域のCpGサイト85万箇所の網羅的なメチル化プロファイリングを行う。まず、SGA児においてBMI、血圧と相関するCpGサイトを探索する。またSGA児群と健常児群とでメチル化レベルが有意に異なる領域を同定する。本解析により、パイロシークエンス法によるメチル化解析でカバーされないゲノム領域も含めた高スループットなメチル化解析が実施でき、全エピゲノム関連解析(Epigenome-wide association study: EWAS)が可能となる。
【バイオインフォマティクス解析】 メチル化ビーズアレイで測定した各領域におけるメチル化レベルは、主要評価項目をBMI、血圧とし、標準最小二乗法に基づく重回帰モデルで解析する。具体的には、評価項目に関連する可能性がある要因(両親および祖父母の年齢・身長・体重、生殖補助医療の有無、胎盤重量、在胎週数等)に、各領域のメチル化レベルの変数を加えた重回帰モデルを作成し、各領域メチル化レベルの回帰係数が0かどうかの検定のp値を算出する。このp値が0.05よりも小さくなった領域を関連が疑われる領域とする。

Research Products

• [Journal Article] Acute, Severe Hepatitis Caused by Coronavirus Disease 2019: A Case Report (2023)
  • Author(s): MAEDA Naonori、MORI Nobuaki、YAMAZAWA Kazuki、ABE Natsuno、KIJIMA Toshihide、KISHIDA Sanae、SATO Rieko、SUZUKI Eri、FUJITA Hisayo、MIHARU Masashi
  • Journal Title: Kansenshogaku Zasshi Volume: 97 Issue: 1 Pages: 38-41
  • DOI: 10.11150/kansenshogakuzasshi.e22026
  • ISSN: 0387-5911, 1884-569X
  • Year and Date: 2023-01-20
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Risk assessment of assisted reproductive technology and parental age at childbirth for the development of uniparental disomy-mediated imprinting disorders caused by aneuploid gametes (2023)
  • Author(s): Hara-Isono Kaori、Matsubara Keiko、Nakamura Akie、Sano Shinichiro、Inoue Takanobu、Kawashima Sayaka、Fuke Tomoko、Yamazawa Kazuki、Fukami Maki、Ogata Tsutomu、Kagami Masayo
  • Journal Title: Clinical Epigenetics Volume: 15 Issue: 1 Pages: 78-78
  • DOI: 10.1186/s13148-023-01494-w
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The pathogenic role of the BRCA2 c.7847C>T (p.Ser2616Phe) variant in breast and ovarian cancer predisposition (2023)
  • Author(s): Yamazawa Kazuki、Sugano Kokichi、Tanakaya Kohji、Inoue Satomi、Murakami Haruka、Nakashima Moeko、Adachi Masataka、Oki Shinya、Makabe Takeshi、Yamashita Hiroshi、Ueki Arisa、Sasaoka Ayako、Nakashoji Ayako、Kinoshita Takayuki、Matsunaga Tatsuo、Arai Masami、Nakamura Seigo、Miyata Hiroaki、Ikegami Masachika, et al.
  • Journal Title: Cancer Science Volume: - Issue: 7 Pages: 2993-3002
  • DOI: 10.1111/cas.15799
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy in a Japanese patient with a homozygous founder variant of DSG2 in the East Asian population (2022)
  • Author(s): Murakami Haruka、Tanimoto Yoko、Tanimoto Kojiro、Inoue Satomi、Ishikawa Taisuke、Makita Naomasa、Yamazawa Kazuki
  • Journal Title: Human Genome Variation Volume: 9 Issue: 1 Pages: 28-28
  • DOI: 10.1038/s41439-022-00206-9
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] <i>CDKN1C</i>hyperexpression in two patients with severe growth failure and microdeletions affecting the paternally inherited<i>KCNQ1OT1</i>:TSS-DMR (2022)
  • Author(s): Hara-Isono Kaori、Yamazawa Kazuki、Tanaka Satsuki、Nishi Eriko、Fukami Maki、Kagami Masayo
  • Journal Title: Journal of Medical Genetics Volume: 59 Issue: 12 Pages: 1241-1246
  • DOI: 10.1136/jmg-2022-108700
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Frequency and clinical characteristics of distinct etiologies in patients with Silver-Russell syndrome diagnosed based on the Netchine-Harbison clinical scoring system (2022)
  • Author(s): Fuke Tomoko、Nakamura Akie、Inoue Takanobu、Kawashima Sayaka、Hara-Isono Kaori、Matsubara Keiko、Sano Shinichiro、Yamazawa Kazuki、Fukami Maki、Ogata Tsutomu、Kagami Masayo
  • Journal Title: Journal of Human Genetics Volume: 67 Issue: 10 Pages: 607-611
  • DOI: 10.1038/s10038-022-01048-7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pathogenic Copy Number and Sequence Variants in Children Born SGA With Short Stature Without Imprinting Disorders (2022)
  • Author(s): Hara-Isono Kaori、Nakamura Akie、Fuke Tomoko、Inoue Takanobu、Kawashima Sayaka、Matsubara Keiko、Sano Shinichiro、Yamazawa Kazuki、Fukami Maki、Ogata Tsutomu、Kagami Masayo
  • Journal Title: The Journal of Clinical Endocrinology &amp; Metabolism Volume: 107 Issue: 8 Pages: e3121-e3133
  • DOI: 10.1210/clinem/dgac319
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A novel pathogenic variant of the FH gene in a family with hereditary leiomyomatosis and renal cell carcinoma (2022)
  • Author(s): Yagi Yasuto、Abeto Naoko、Shiraishi Junichi、Miyata Chieko、Inoue Satomi、Murakami Haruka、Nakashima Moeko、Sugano Kokichi、Ushiama Mineko、Yoshida Teruhiko、Yamazawa Kazuki
  • Journal Title: Human Genome Variation Volume: 9 Issue: 1
  • DOI: 10.1038/s41439-021-00180-8
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Frequency and clinical characteristics of distinct etiologies in patients with Silver-Russell syndrome diagnosed based on the Netchine-Harbison clinical scoring system (2022)
  • Author(s): Tomoko Fuke, Akie Nakamura, Takanobu Inoue, Sayaka Kawashima, Kaori Hara-Isono, Keiko Matsubara, Shinichiro Sano, Kazuki Yamazawa, Maki Fukami, Tsutomu Ogata, Masayo Kagami
  • Journal Title: Journal of Human Genetics Volume: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pathogenic copy number and sequence variants in children born SGA with short stature without imprinting disorders (2022)
  • Author(s): Kaori Hara-Isono, Akie Nakamura, Tomoko Fuke, Takanobu Inoue, Sayaka Kawashima, Keiko Matsubara, Shinichiro Sano, Kazuki Yamazawa, Maki Fukami, Tsutomu Ogata, Masayo Kagami
  • Journal Title: Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism Volume: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Japanese boy with double diagnoses of 2p15p16.1 microdeletion syndrome and RP2-associated retinal disorder (2021)
  • Author(s): Yamazawa Kazuki、Shimizu Kenji、Ohashi Hirofumi、Haruna Hidenori、Inoue Satomi、Murakami Haruka、Matsunaga Tatsuo、Iwata Takeshi、Tsunoda Kazushige、Fujinami Kaoru
  • Journal Title: Human Genome Variation Volume: 8 Issue: 1
  • DOI: 10.1038/s41439-021-00178-2
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] SGA児309例の包括的メチル化解析によるインプリンティング疾患の探索 (2022)
  • Author(s): 山澤一樹, 中嶋萌子, 久保井徹, 横田一郎, 杉野典子, 小川昌宏, 盆野元紀, 曳野俊治, 佐藤和夫, 中嶋敏紀, 酒見好弘, 井上毅信, 中村明枝, 松原圭子, 鏡雅代
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第67回大会
• [Presentation] 原因不明のSGA性低身長症140名における(epi)geneticな要因の解明 (2022)
  • Author(s): 原香織, 中村明枝, 福家智子, 井上毅信, 川嶋明香, 松原圭子, 佐野伸一朗, 山澤一樹, 深見真紀, 緒方勤, 鏡雅代
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第67回大会
• [Presentation] Silver-Russell症候群の臨床診断基準を満たした173名における遺伝学的原因および遺伝学的原因別臨床像の検討 (2022)
  • Author(s): 鏡雅代, 福家智子, 中村明枝, 井上毅信, 川嶋明香, 原香織, 松原圭子, 佐野伸一朗, 山澤一樹, 深見真紀, 緒方勤
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第67回大会
• [Presentation] 当院で経験したBirt-Hogg-Dube症候群の3家系 (2022)
  • Author(s): 村上遥香, 井上沙聡, 安齋純子, 松永達雄, 小山孝彦, 古屋充子, 山澤一樹
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第67回大会
• [Presentation] 症候群性または非症候群性難聴を呈したMTTS1遺伝子バリアント7家系の報告 (2022)
  • Author(s): 南修司郎, 喜田有未来, 井上沙聡, 奈良清光, 務台秀樹, 山澤一樹, 松永達雄
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第67回大会
• [Presentation] SGA児309例の包括的メチル化解析によるインプリンティング疾患の探索 (2022)
  • Author(s): 山澤一樹, 中嶋萌子, 久保井徹, 横田一郎, 杉野典子, 小川昌宏, 盆野元紀, 曳野俊治, 佐藤和夫, 中嶋敏紀, 酒見好弘, 井上毅信, 中村明枝, 松原圭子, 鏡雅代
  • Organizer: 第55回日本小児内分泌学会学術集会
• [Presentation] COL2A1遺伝子にバリアントを同定した骨 X 線異常所見を伴わない SGA 性低身長症母児例 (2022)
  • Author(s): 有安大典, 古川律子, 山澤一樹, 西村玄, 室谷浩二, 土橋隆俊
  • Organizer: 第55回日本小児内分泌学会学術集会
• [Presentation] 原因不明のSGA性低身長症140名における(epi)geneticな要因の解明 (2022)
  • Author(s): 原香織, 中村明枝, 福家智子, 井上毅信, 川嶋明香, 松原圭子, 佐野伸一朗, 山澤一樹, 深見真紀, 緒方勤, 鏡雅代
  • Organizer: 第55回日本小児内分泌学会学術集会
• [Presentation] Silver-Russell症候群の臨床診断基準を満たした173名における遺伝学的原因および遺伝学的原因別臨床像の検討 (2022)
  • Author(s): 鏡雅代, 福家智子, 中村明枝, 井上毅信, 川嶋明香, 原香織, 松原圭子, 佐野伸一朗, 山澤一樹, 深見真紀, 緒方勤
  • Organizer: 第55回日本小児内分泌学会学術集会
• [Presentation] がんゲノム医療でATM 遺伝子に病的バリアントを認め家族への介入につながった遺伝性膵臓がんの一家系 (2022)
  • Author(s): 村上遥香, 井上沙聡, 川口義樹, 須河恭敬, 吉田康祐, 松井哲, 松永達雄, 山澤一樹
  • Organizer: 第46回日本遺伝カウンセリング学会学術集会
• [Presentation] PURA症候群は先天性中枢性低換気症候群の鑑別診断である (2022)
  • Author(s): 桂美遥, 坂野沙里, 大江俊太郎, 髙田啓志, 影山智佳, 前田直則, 籏生なおみ, 佐藤利永子, 鈴木絵理, 藤田尚代, 増田怜史, 和田友香, 丸山秀彦, 鈴木俊彦, 山田洋輔, 長谷川久弥, 三春晶嗣, 山澤一樹
  • Organizer: 第125回日本小児科学会学術集会
• [Presentation] PURA症候群は先天性中枢性低換気症候群の鑑別診断である. (2022)
  • Author(s): 桂美遥, 坂野沙里, 大江俊太郎, 髙田啓志, 影山智佳, 前田直則, 籏生なおみ, 佐藤利永子, 鈴木絵理, 藤田尚代, 増田怜史, 和田友香, 丸山秀彦, 鈴木俊彦, 山田洋輔, 長谷川久弥, 三春晶嗣, 山澤一樹.
  • Organizer: 第125回日本小児科学会学術集会
• [Presentation] 当院におけるBRCA1/2遺伝学的検査の現状と課題 (2021)
  • Author(s): 井上沙聡, 安齋純子, 安達将隆, 大木慎也, 笹岡綾子, 中小路絢子, 笹原真奈美, 山下博, 松井哲, 松永達雄, 山澤一樹.
  • Organizer: 第45回日本遺伝カウンセリング学会学術集会
• [Presentation] DSG2遺伝子における東アジア人のfounder variantをホモ接合性に同定したARVCの一例 (2021)
  • Author(s): 村上遥香, 谷本陽子, 谷本耕司郎, 井上沙聡, 石川泰輔, 蒔田直昌, 山澤一樹.
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第66回大会
• [Presentation] A novel pathogenic variant of the FH gene in a family with hereditary leiomyomatosis and renal cell carcinoma. (2021)
  • Author(s): Yamazawa K, Yagi Y, Abeto N, Shiraishi J, Miyata C, Inoue S, Murakami H, Nakashima M, Sugano K, Ushiama M, Yoshida T.
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第66回大会
• [Presentation] 2p15p16.1微細欠失症候群とRP2関連網膜症を合併した男児例. (2021)
  • Author(s): 山澤一樹, 清水健司, 大橋博文, 春名英典, 井上沙聡, 村上遙香, 松永達雄, 岩田岳, 角田和繁, 藤波芳.
  • Organizer: 第44回日本小児遺伝学会学術集会
• [Book] 小児疾患診療のための病態生理2－改訂第6版－ (2021)
  • Author(s): 山澤一樹
  • Total Pages: 1111
  • Publisher: 東京医学社