Elucidate the pathophysiology of a novel syndrome caused by genes that regulate the TP53 activation pathway

• Project/Area Number: 23K07229
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 52050:Embryonic medicine and pediatrics-related
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: 内山 由理 横浜市立大学, 附属病院, 助教 (50829794)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2025: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: TP53活性化調節 / ATMパスウェイ / 全エクソーム解析 / 細胞周期 / DNA損傷

Outline of Research at the Start

DNA損傷に対する修復応答機構に関わる遺伝子の機能喪失・破綻は、細胞死の誘導、成長・発達障害、知的・運動障害、免疫不全症や高発がん性を来す。このパスウェイ上の特にTP53活性化調整にかかわる遺伝子に病的と考えられる変異をきたした家系を解析することで、新規遺伝子異常症候群の病態解明を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

DNA損傷に対する修復応答機構に関わる遺伝子の機能喪失・破綻は、細胞死の誘導、成長・発達障害、知的・運動障害、免疫不全症や高発がん性を来す。申請者は、関連家系に対して行った全エクソーム解析による遺伝学的解析により、細胞死の調節を担うRIPK1の病的バリアントを報告し(Uchiyama et al., J Hum Genet.2019)、ATM (ATM Serine/Threonine Kinase) シグナルパスウェイ上のDNAの二重鎖切断の修復応答を構成する2つの新規責任遺伝子に病的変異を見出した(未発表)。同様の表現型がみられる集団から、最重度神経発達障害、成長障害、てんかん性脳症の4家系には遺伝子Aに潜性(劣性)変異を、神経発達障害・関節過可動の1家系には遺伝子Bに新規突然変異 [顕性(優性)変異]を見出した。遺伝子A・Bは、DNA損傷時にTP53の活性化調整により細胞周期停止へ導く経路を構成する異なる遺伝子である。本研究では、(1)当該及び下流遺伝子の発現・機能変化・異常検証のため、in vitro でのRNAシークエンスやWestern Blot解析を用いて評価し、(2)神経発達障害・免疫不全症を含む原因不明の2831家系のトリオエクソームコホートデータに対し、DNA損傷の修復応答機構を構成する遺伝子群の中で新規疾患原因候補遺伝子・バリアントの探索・同定を行うことを目的としている。2023年度の解析では、候補となる2遺伝子の転写量に変化がないことを確認した。また、エクソームデータ解析については、候補遺伝子に対するバリアント抽出時の絞り込み条件につき検討を行った。この系はその他の希少疾患に関しても応用可能であり、非常に有用と考える。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

2023年度の解析として、以下を行った。
遺伝子A、Bにおける解析に関して：2家系における患者及び健常人由来リンパ芽球様細胞 (LCL: lymphoblastoid cell line)から抽出したRNAを用いて、qRT-PCR解析よる遺伝子A及びBの転写量を評価した。これらの実験結果から、転写量は変化していないことを確認した。今後、タンパク質を抽出、ウェスタンブロッティングによる各遺伝子の発現量を評価予定である。
原因不明の先天性神経発達障害を主とする2831家系のトリオベースのエクソームデータを用いた再解析に関して：既に候補となるバリアントが検出されており、現在評価を行っている。その他、Engeland et al.,らの報告にあるTP53-CDKN1A-RB1シグナル伝達経路に関係する480遺伝子に関する1遺伝子毎の検索は、バリアント絞り込みを行う際の条件検討を行っている。遺伝子の特徴を踏まえ、漸次基準に従って解析を行う。

Strategy for Future Research Activity

2024年度は、遺伝子A, Bに関する実験として、タンパク質を抽出、ウェスタンブロッティングによる各遺伝子の発現量を評価予定である。そのほか、下流遺伝子の発現変化を検出する目的で、RNAシークエンスを予定している。予備実験での成果が得られるようであれば、DNA損傷時の変化についても検討する。
2831家系のトリオベースのエクソームデータを用いた再解析に関しては、構築した条件に基づき、候補遺伝子における絞り込みとその評価を進める。

Research Products

• [Journal Article] Spliceosome malfunction causes neurodevelopmental disorders with overlapping features (2024)
  • Author(s): Li Dong、Wang Qin、Bayat Allan et al.、Seyama Rie、Uchiyama Yuri、Matsumoto Naomichi、Taira Ryoji、Tashiro Katsuya、Sakai Yasunari et al.、Zackai Elaine H.、Akizu Naiara、Song Yuanquan、Hakonarson Hakon
  • Journal Title: Journal of Clinical Investigation Volume: 134 Issue: 1
  • DOI: 10.1172/jci171235
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Novel missense variants cause intermediate phenotypes in the phenotypic spectrum of SLC5A6-related disorders (2024)
  • Author(s): Utsuno Y., Hamada K., Hamanaka K., Miyoshi K., Tsuchimoto K., Sunada S., Itai T., Sakamoto M., Tsuchida N., Uchiyama Y., Koshimizu E., Fujita A., Miyatake S., Misawa K., Mizuguchi T., Kato Y., Saito K., Ogata K. and Matsumoto N.
  • Journal Title: J Hum Genet Volume: 69 Issue: 2 Pages: 69-77
  • DOI: 10.1038/s10038-023-01206-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A heterozygous germline deletion within USP8 causes severe neurodevelopmental delay with multiorgan abnormalities (2024)
  • Author(s): Sakamoto M., Kurosawa K., Tanoue K., Iwama K., Ishida F., Watanabe Y., Okamoto N., Tsuchida N., Uchiyama Y., Koshimizu E., Fujita A., Misawa K., Miyatake S., Mizuguchi T. and Matsumoto N.
  • Journal Title: J Hum Genet Volume: 69 Issue: 2 Pages: 85-90
  • DOI: 10.1038/s10038-023-01209-2
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Detection of hidden intronic DDC variant in aromatic L-amino acid decarboxylase deficiency by adaptive sampling (2024)
  • Author(s): Koshimizu E., Kato M., Misawa K., Uchiyama Y., Tsuchida N., Hamanaka K., Fujita A., Mizuguchi T., Miyatake S. and Matsumoto N.
  • Journal Title: J Hum Genet Volume: 69 Issue: 3-4 Pages: 153-157
  • DOI: 10.1038/s10038-023-01217-2
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel compound heterozygous ABCA2 variants cause IDPOGSA, a variable phenotypic syndrome with intellectual disability (2024)
  • Author(s): Inoue Y., Tsuchida N., Kim C. A., de Oliveira Stephan B., Castro M. A. A., Honjo R. S., Bertola D. R., Uchiyama Y., Hamanaka K., Fujita A., Koshimizu E., Misawa K., Miyatake S., Mizuguchi T. and Matsumoto N.
  • Journal Title: J Hum Genet Volume: 69 Issue: 3-4 Pages: 163-167
  • DOI: 10.1038/s10038-024-01219-8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Teriparatide-Associated Hypercalcemia Concomitant With Acute Kidney Injury: A Case-Report (2024)
  • Author(s): Goto Yuya、Uchiyama Yuri、Fujikura Tomoyuki、Tashiro Takeshi、Yasuda Hideo
  • Journal Title: Cureus Volume: －
  • DOI: 10.7759/cureus.54263
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Three KINSSHIP syndrome patients with mosaic and germline AFF3 variants (2023)
  • Author(s): Inoue Yuta、Tsuchida Naomi、Okamoto Nobuhiko、Shuichi Shimakawa、Ohashi Kei、Saitoh Shinji、Ogawa Atsushi、Hamada Keisuke、Sakamoto Masamune、Miyake Noriko、Hamanaka Kohei、Fujita Atsushi、Koshimizu Eriko、Miyatake Satoko、Mizuguchi Takeshi、Ogata Kazuhiro、Uchiyama Yuri、Matsumoto Naomichi
  • Journal Title: Clinical Genetics Volume: 103 Issue: 5 Pages: 590-595
  • DOI: 10.1111/cge.14292
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Distal arthrogryposis in a girl arising from a novel TNNI2 variant inherited from paternal somatic mosaicism (2023)
  • Author(s): R. Seyama, Y. Uchiyama, Y. Kaneshi, K. Hamanaka, A. Fujita, N. Tsuchida, E. Koshimizu, K. Misawa, S. Miyatake, T. Mizuguchi, S. Makino, A. Itakura, N. Okamoto and N. Matsumoto
  • Journal Title: J Hum Genet Volume: 68 Issue: 5 Pages: 363-367
  • DOI: 10.1038/s10038-022-01117-x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Imagawa-Matsumoto syndrome: SUZ12-related overgrowth disorder. (2023)
  • Author(s): Imagawa E, Seyama R, Aoi H, Uchiyama Y, Marcarini BG, Furquim I, Honjo RS, Bertola DR, Kim CA, Matsumoto N.
  • Journal Title: Clinical Genetics Volume: 103 Issue: 4 Pages: 383-391
  • DOI: 10.1111/cge.14296
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Bi-allelic SNAPC4 variants dysregulate global alternative splicing and lead to neuroregression and progressive spastic paraparesis (2023)
  • Author(s): Frost F. Graeme、Morimoto Marie、Sharma Prashant、Ruaud Lyse、Belnap Newell、Calame Daniel G.、Uchiyama Yuri、Matsumoto Naomichi、Oud Machteld M.、Macnamara Ellen F.、Adams David R.、Acosta Maria T.、Tifft Cynthia J.、Gahl William A.、Malicdan May Christine V.
  • Journal Title: The American Journal of Human Genetics Volume: 110 Issue: 4 Pages: 663-680
  • DOI: 10.1016/j.ajhg.2023.03.001
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Ocular Manifestations of Peters Plus-Like Syndrome in 8q21.11 Microdeletion Syndrome (2023)
  • Author(s): Shigeyasu Chika、Yamada Masakazu、Miyata Yohane、Uchiyama Yuri、Matsumoto Naomichi、Kusumi Yumi、Shiraishi Atsushi
  • Journal Title: Cornea Volume: 42 Issue: 7 Pages: 908-911
  • DOI: 10.1097/ico.0000000000003281
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Clinical and genetic features of Japanese cases of MDS associated with VEXAS syndrome (2023)
  • Author(s): Kunimoto Hiroyoshi、Miura Ayaka、Maeda Ayaka、Tsuchida Naomi、Uchiyama Yuri、Kunishita Yosuke、Nakajima Yuki、Takase-Minegishi Kaoru、Yoshimi Ryusuke、Miyazaki Takuya、Hagihara Maki、Yamazaki Etsuko、Kirino Yohei、Matsumoto Naomichi、Nakajima Hideaki
  • Journal Title: International Journal of Hematology Volume: - Issue: 4 Pages: 494-502
  • DOI: 10.1007/s12185-023-03598-8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Biallelic structural variations within FGF12 detected by long-read sequencing in epilepsy (2023)
  • Author(s): Ohori S., Miyauchi A., Osaka H., Lourenco C. M., Arakaki N., Sengoku T., Ogata K., Honjo R. S., Kim C. A., Mitsuhashi S., Frith M. C., Seyama R., Tsuchida N., Uchiyama Y., Koshimizu E., Hamanaka K., Misawa K., Miyatake S., Mizuguchi T., Saito K., Fujita A. and Matsumoto N.
  • Journal Title: Life Sci Alliance Volume: 6 Issue: 8 Pages: e202302025-e202302025
  • DOI: 10.26508/lsa.202302025
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Long-read sequencing revealing intragenic deletions in exome-negative spastic paraplegias (2023)
  • Author(s): Fukuda H., Mizuguchi T., Doi H., Kameyama S., Kunii M., Joki H., Takahashi T., Komiya H., Sasaki M., Miyaji Y., Ohori S., Koshimizu E., Uchiyama Y., Tsuchida N., Fujita A., Hamanaka K., Misawa K., Miyatake S., Tanaka F. and Matsumoto N.
  • Journal Title: J Hum Genet Volume: 68 Issue: 10 Pages: 689-697
  • DOI: 10.1038/s10038-023-01170-0
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A missense variant at the RAC1-PAK1 binding site of RAC1 inactivates downstream signaling in VACTERL association (2023)
  • Author(s): Seyama Rie、Nishikawa Masashi、Ogata Kazuhiro、Nagata Koh-ichi、Matsumoto Naomichi
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 13 Issue: 1 Pages: 9789-9789
  • DOI: 10.1038/s41598-023-36381-0
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Long-term remission of VEXAS syndrome achieved by a single course of CHOP therapy: A case report (2023)
  • Author(s): Miyoshi Yuji、Kise Takayasu、Morita Kaoru、Okada Haruka、Imadome Ken-Ichi、Tsuchida Naomi、Maeda Ayaka、Uchiyama Yuri、Kirino Yohei、Matsumoto Naomichi、Yokogawa Naoto
  • Journal Title: Modern Rheumatology Case Reports Volume: 8 Issue: 1 Pages: 199-204
  • DOI: 10.1093/mrcr/rxad041
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Complete SAMD12 repeat expansion sequencing in a four-generation BAFME1 family with anticipation (2023)
  • Author(s): Mizuguchi T., Toyota T., Koshimizu E., Kameyama S., Fukuda H., Tsuchida N., Uchiyama Y., Hamanaka K., Fujita A., Misawa K., Miyatake S., Adachi H. and Matsumoto N.
  • Journal Title: J Hum Genet Volume: 68 Issue: 12 Pages: 875-878
  • DOI: 10.1038/s10038-023-01187-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Efficient detection of somatic UBA1 variants and clinical scoring system predicting patients with variants in VEXAS syndrome (2023)
  • Author(s): Maeda Ayaka、Tsuchida Naomi、Uchiyama Yuri、Horita Nobuyuki、Kobayashi Satoshi、Kishimoto Mitsumasa et al.
  • Journal Title: Rheumatology Volume: - Issue: 8 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1093/rheumatology/kead425
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Exome-wide benchmark of difficult-to-sequence regions using short-read next-generation DNA sequencing (2023)
  • Author(s): Hijikata A、Suyama M、Kikugawa S、Matoba R、Naruto T、Enomoto Y、Kurosawa K、Harada N、Yanagi K、Kaname T、Miyako K、Takazawa M、Sasai H、Hosokawa J、Itoga S、Yamaguchi T、Kosho T、Matsubara K、Kuroki Y、Fukami M、Adachi K、Nanba E、Tsuchida N、Uchiyama Y、Matsumoto N、Nishimura K、Ohara O
  • Journal Title: Nucleic Acids Research Volume: 52 Issue: 1 Pages: 114-124
  • DOI: 10.1093/nar/gkad1140
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comment on: Efficient detection of somatic UBA1 variants and clinical scoring system predicting patients with variants in VEXAS syndrome: reply (2023)
  • Author(s): Tsuchida Naomi、Uchiyama Yuri、Maeda Ayaka、Horita Nobuyuki、Kirino Yohei、Matsumoto Naomichi
  • Journal Title: Rheumatology Volume: - Issue: 8 Pages: e229-e230
  • DOI: 10.1093/rheumatology/kead626