| Project/Area Number |
22KK0113
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 49:Pathology, infection/immunology, and related fields
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
岡田 賢 広島大学, 医系科学研究科(医), 教授 (80457241)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金兼 弘和 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 寄附講座教授 (00293324)
小原 收 公益財団法人かずさDNA研究所, その他部局等, 副所長 (20370926)
浅野 孝基 広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 准教授 (50835501)
坂田 園子 広島大学, 病院(医), 寄附講座助教 (50897907)
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| Project Period (FY) |
2022-10-07 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥20,280,000 (Direct Cost: ¥15,600,000、Indirect Cost: ¥4,680,000)
Fiscal Year 2024: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
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| Keywords | ロングリードNGS / 全ゲノム解析 / RNAシーケンス / 原発性免疫不全症 / 診断困難例 / ロングリードシーケンス / 診断率向上 / 次世代シーケンサー / ロングリード |
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| Outline of Research at the Start |
オミックス解析で診断に至らないものの、何らかの遺伝的素因が疑われるPID患者を対象に、ロングリードNGSを駆使したターゲットRNAシーケンス・全ゲノム解析を行い、従来のショードリードNGSで検出困難な有害変異の同定率向上を試みる。PIDは病態の主座が血球系細胞にあり、それらを対象とした遺伝子発現解析が可能である点が本研究の強みとなる。ロングリードNGSを駆使したターゲットRNAシーケンスは世界的にも少なく、本研究における挑戦的な課題となる。ロングリードNGSの導入により、『反復配列の異常や染色体転座に伴う融合遺伝子に基づくPID』のような、従来のPIDの概念を覆す発見も期待できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ロングリードNGSによるRNAシーケンス、全ゲノム解析の対象となる未診断PID患者の募集を継続した。全エクソーム解析、遺伝子パネル解析で診断に至らなかった未診断PID患者に対して、末梢血単核球を用いたマルチオミックス解析（RNAシーケンス、プロテオーム解析）を行い、5.7%の患者において責任遺伝子の同定を達成した。また、未診断PID患者募集の過程で複数のPID患者の診断が達成され、その一部は論文報告した。具体的な成果としては、1) 優性阻害効果に基づくRelA異常症の発見と、その疾患概念の確立、2) 本邦初（世界4家系目）の常染色体潜性IL-17RC欠損症の同定、3)間質性肺炎で致死的な経過をたどった患者におけるIFIH1遺伝子異常の同定、4) COVID-19により致死的経過をたどった小児例におけるSTAT1機能獲得型変異の同定、などがある。並行して、末梢血CD45陽性細胞を対象としたプロテオーム解析も行い、一連の検討で診断に至らない未診断PID患者を90例把握した。
また、ロングリードNGSを用いたRNAシーケンスを未診断PID患者6例に対して実施した。最初に得られたデータを、ショートリードNGSで得られたRNAシーケンスデータと比較検討した。その結果、バリアント検出はショートリードNGSが有利である一方、ロングリードNGSはスプライスバリアントの検出に強みがあると判断した。エクソン単位の欠失が同定された常染色体潜性IL-17RC欠損症を対象にロングリードNGSによるRNAシーケンスを行い、欠失がスプライシングに及ぼす影響を詳細に解析することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
ロングリードNGSによるRNAシーケンス、全ゲノム解析の対象となる未診断PID患者の募集を継続した。具体的には、保険検査による遺伝学的解析を行い、診断に至らないPID患者に対して全エクソーム解析、末梢血CD45陽性細胞を対象としたRNAシーケンスを実施した。これにより、ショートリードNGSで診断困難なPID患者の抽出を行った。また、この作業で診断確定したPID患者について、複数の論文報告を行った（詳細は研究実績の概要を参照）。並行して、末梢血CD45陽性細胞を対象としたプロテオーム解析も行い、一連の検討で診断に至らない未診断PID患者を90例把握した。そのなかで、特に重篤な症状を示す典型的なPID患者の絞り込みを行っており、ロングリードNGSを実施する対象患者とする予定である。
期間中に、ロングリードNGSを用いたRNAシーケンスを未診断PID患者6例に対して実施した。得られたデータを、ショートリードNGSで得られたRNAシーケンスデータと比較検討した。その結果、バリアント検出はショートリードNGSが有利である一方、ロングリードNGSはスプライスバリアントの検出に強みがあると判断した。エクソン単位の欠失が同定された常染色体潜性IL-17RC欠損症を対象に行ったロングリードNGSによるRNAシーケンスで、欠失がスプライシングに及ぼす影響を詳細に検討することが可能であった。
今後、ロングリードNGS解析を実施する未診断PID患者を増やして、病因病態解析に取り組む予定である。一連の研究成果より、当初の計画以上に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの解析で、ロングリードNGSによる解析の対象となると考えられるPID患者が90例抽出されている。効率的な研究遂行のためには、解析対象である未診断PID患者の絞り込みが重要と考えている。そこで、対象患者の臨床症状を再度調査し、早期発症、重症例、リンパ球分画の障害が明白な症例に着目して絞り込みを行う。特に早期発症の症例は、遺伝的背景を色濃く持つと考えており、優先的に解析を行う。並行して、オミックス解析に基づく候補患者のリクルートを継続する。
本年度に実施したエクソン単位の欠失が検出された常染色体潜性IL-17RC欠損症の解析で、ロングリードNGSによるRNAシーケンスは、欠失がスプライスに及ぼす影響の詳細な解析を実現とした。一方、他の未診断PID患者に対するロングリードRNAシーケンスでは、一部の患者でスプライスバリアントの変化が検出されたものの、診断的価値があるバリアントは検出されなかった。そのため、スプライスへの影響が危惧されるバリアントが検出された患者に対するRNAシーケンスにおいて、ロングリードNGSの有益性が高まると判断した。それに基づいて次年度は、スプライス異常を疑う現有のPID患者（ADA2異常症、IKBKG異常症）に対するロングリードNGSを用いたRNAシーケンスを計画している。
並行してロングリードNGSを用いた全ゲノム解析にも取り組む。本手法により、ゲノムの構造異常、リピート配列の検出、偽遺伝子を持つ遺伝子の解析などが容易となる。アダプティブサンプリングという手法を新たに導入し、効率的に候補遺伝子群を解析するように試みる。これまでに同定した遺伝子変異の解析は順調に進んでいる。RELA異常症、STAT1機能獲得型変異、IL6ST異常症など、複数のPID患者を同定しており、変異の機能解析を介した病態解析も並行して行う予定である。
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