Elucidation of mechanism for gross chromosomal rearrangements by genomic and epigenomic studies

• Project/Area Number: 23K08855
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 56040:Obstetrics and gynecology-related
• Research Institution: Fujita Health University
• Principal Investigator: 倉橋 浩樹 藤田医科大学, 医科学研究センター, 教授 (30243215)
• 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: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: Cytogenomics / Molecular cytogenetics / Spermatogenesis / Structural variant / Genomic rearrangement / 染色体構造異常

Outline of Research at the Start

本研究では、複雑構造異常の切断点を、（１）成熟精子のChIP-seqのデータにマップし、ヒストン修飾やクロマチン構造との関連を検討する。（２）成熟精子のATAC-seqやMNase-seqのデータにマップし、ヌクレオゾーム構造との関連を検討する。（３）成熟精子のHi-Cのデータにマップし、切断点のクラスターと核内配置、遺伝子発現ユニットとしてのトポロジー関連ドメイン（TAD）との関連を検討する。

Outline of Annual Research Achievements

近年、次世代シークエンス(NGS)の普及により染色体転座などの構造異常の切断点は顕微鏡レベルでの観察以上に複雑な異常を伴っていることがわかってきた。本研究では、ショートリードのNGSを用いたメイトペア法、ロングリードのNGSを用いたアダプティブ・サンプリング法による濃縮を駆使して、複雑構造異常の切断点とジャャンクションの同定を行う。これまで研究代表者たちのデータから、新生複雑構造異常の大多数が父親由来の染色体に発生しており、精子形成のいずれかのタイミングで構造異常が発生している。本研究では、ゲノム・エピゲノム的解析により、精子形成のどのタイミングでどのような生理現象に起因して DNAの切断と誤修復が生じるかを検討する。１４例の3-way転座等の複雑構造異常の切断点をショートリードのNGSを用いたメイトペア法、ロングリードのNGSを用いたアダプティブ・サンプリング法を用いて同定し、ヒトゲノム参照配列T2T上にマップした。今後、それぞれを(1)成熟精子の ChIP-seqのデータにマップし、ヒストン修飾やクロマチン構造との関連を検討する。(2)成熟精子のATAC-seqやMNase-seqのデータにマップし、ヌクレオゾーム構造との関連を検討する。(3)成熟精子のHi-Cのデータにマップし、切断点のクラスターと核内配置、切断点間の位置関係、遺伝子発現ユニットとしてのトポロジー関連ドメイン(TAD)との関連を検討する予定である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

とくに問題なく順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

予定通り遂行する。

Research Products

• [Journal Article] The age-related required number of zygotes estimated from prior clinical studies of preimplantation genetic testing for aneuploidy (PGT-A) (2023)
  • Author(s): Mariya Tasuku、Sugimoto Takeshi、Kato Takema、Endo Toshiaki、Kurahashi Hiroki
  • Journal Title: Systems Biology in Reproductive Medicine Volume: 69 Issue: 1 Pages: 50-56
  • DOI: 10.1080/19396368.2022.2151387
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Clinical application of long‐read nanopore sequencing in a?preimplantation genetic testing pre‐clinical workup to identify the junction for complex Xq chromosome rearrangement‐related disease (2023)
  • Author(s): Mariya Tasuku、Shichiri Yui、Sugimoto Takeshi、Kawamura Rie、Miyai Syunsuke、Inagaki Hidehito、Sugihara Eiji、Ikeda Keiko、Baba Tsuyoshi、Ishikawa Aki、Ammae Michiko、Nakaoka Yoshiharu、Saito Tsuyoshi、Sakurai Akihiro、Kurahashi Hiroki
  • Journal Title: Prenatal Diagnosis Volume: 43 Issue: 3 Pages: 304-313
  • DOI: 10.1002/pd.6334
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A case of bilateral elbow dislocation in a patient with Rubinstein-Taybi syndrome (2023)
  • Author(s): Kawano Yusuke、Seki Atsuhito、Kuroiwa Takashi、Maeda Atsushi、Funahashi Takuya、Shizu Kanae、Suzuki Katsuji、Inagaki Hidehito、Kurahashi Hiroki、Fujita Nobuyuki
  • Journal Title: JSES International Volume: 7 Issue: 4 Pages: 714-718
  • DOI: 10.1016/j.jseint.2023.03.021
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Breakpoints in complex chromosomal rearrangements correspond to transposase-accessible regions of DNA from mature sperm (2023)
  • Author(s): Sugimoto Takeshi、Inagaki Hidehito、Mariya Tasuku、Kawamura Rie、Taniguchi-Ikeda Mariko、Mizuno Seiji、Muramatsu Yukako、Tsuge Ikuya、Ohashi Hirofumi、Saito Nakamichi、Hasegawa Yuiko、Ochi Nobuhiko、Yamaguchi Masatoshi、Murotsuki Jun、Kurahashi Hiroki
  • Journal Title: Human Genetics Volume: 142 Issue: 10 Pages: 1451-1460
  • DOI: 10.1007/s00439-023-02591-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mitochondrial DNA mutations can influence the post-implantation development of human mosaic embryos (2023)
  • Author(s): Ijuin Akifumi、Ueno Hiroe、Hayama Tomonari、Miyai Shunsuke、Miyakoshi Ai、Hamada Haru、Sueyoshi Sumiko、Tochihara Shiori、Saito Marina、Hamanoue Haruka、Takeshima Teppei、Yumura Yasushi、Miyagi Etsuko、Kurahashi Hiroki、Sakakibara Hideya、Murase Mariko
  • Journal Title: Frontiers in Cell and Developmental Biology Volume: 11 Pages: 1215626-1215626
  • DOI: 10.3389/fcell.2023.1215626
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Antisense oligonucleotide induced pseudoexon skipping and restoration of functional protein for Fukuyama muscular dystrophy caused by a deep-intronic variant (2022)
  • Author(s): Enkhjargal Sarantuya、Sugahara Kana、Khaledian Behnoush、Nagasaka Miwako、Inagaki Hidehito、Kurahashi Hiroki、Koshimizu Hisatsugu、Toda Tatsushi、Taniguchi-Ikeda Mariko
  • Journal Title: Human Molecular Genetics Volume: 32 Issue: 8 Pages: 1301-1312
  • DOI: 10.1093/hmg/ddac286
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 不妊・不育症のゲノム医療を目指して (2023)
  • Author(s): 倉橋浩樹
  • Organizer: 第68回日本生殖医学会学術講演会
  • Invited
• [Presentation] PGT-M 技術革新の恩恵と陥穽 (2023)
  • Author(s): 倉橋浩樹
  • Organizer: 第9回日本産科婦人科遺伝診療学会
  • Invited
• [Patent(Industrial Property Rights)] 胚の染色体異数性の検査方法 (2023)
  • Inventor(s): 倉橋浩樹、真里谷奨
  • Industrial Property Rights Holder: 倉橋浩樹、真里谷奨
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2023
  • Overseas