免疫関連疾患の病因メカニズムにおけるイントロンリテンションの役割の解明

• Project/Area Number: 23K15342
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 54020:Connective tissue disease and allergy-related
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 山口 健介 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 特任助教 (20974752)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2023: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: イントロンリテンション / ショートタンデムリピート / 構造多型

Outline of Research at the Start

本研究では、一塩基多型に加えてショートタンデムリピートや構造多型など様々な遺伝子多型が、イントロンリテンションに与える影響をゲノムワイドに網羅的に評価する。さらに、既存のゲノムワイド関連解析データベースと統合し、トランスクリプトームデータやプロテオームデータとも照合することで、免疫関連疾患の病因メカニズムにおけるイントロンリテンションの役割を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

イントロンリテンションに影響を与える各種遺伝子多型をゲノムワイドに同定し、既存のゲノムワイド関連解析との共局在を評価することで、イントロンリテンションの変化を介して免疫疾患とかかわる可能性のある遺伝子多型を網羅的に同定した。
具体的には、1000ゲノムプロジェクトのB細胞株由来のRNA-seqデータ(無刺激 373検体、IFN-a2刺激 94検体)を用いて、ゲノムワイドに各スプライスジャンクションについてイントロンリテンションの割合で定量した。また、ショートリード全ゲノムシーケンシング(WGS)、ロングリードWGSデータを用いて、一塩基多型(SNV)、ショートタンデムリピート(STR)、構造多型(SV)といった各種遺伝子多型のジェノタイピングデータを取得し、両者の相関解析を実施した(イントロンリテンションQTL解析)。
イントロンリテンションの評価に特化した解析パイプラインを構築し、さらにショートリードWGSでは十分にジェノタイピングできなかったSTRやSVも解析に加えることで、これまでに過小評価されていたイントロンリテンションの役割を正確に評価することが可能となった。イントロンリテンションは、免疫刺激下の細胞や癌細胞など、特殊な環境下で増えることも知られているため、本研究のアプローチによって、アレルギー疾患、炎症性腸疾患、さらにはアルツハイマー病などの中枢神経疾患、悪性腫瘍など、免疫が関わる幅広い難治性疾患の病態解明の基盤となりうるものであるだけでなく、同様のアプローチを心血管系疾患などの様々な他因子疾患研究においても展開可能である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

予定していた研究計画は概ね実施の目途がっている。研究計画にある、1) IR QTLの同定、2）疾患と関わるIR QTLの同定はすでに完了しており、3) IRアイソフォーム全長の同定とIR QTLのvalidation、4) IRアイソフォーム由来タンパク質の評価に関しても実際の解析パイプラインは構築済みであり、データの取得ができれば実施可能である。

Strategy for Future Research Activity

当初の研究計画通り、3) IRアイソフォーム全長の同定とIR QTLのvalidation、4) IRアイソフォーム由来タンパク質の評価は実施する予定ではあるが、イントロンリテンションを引き起こす遺伝子多型をゲノムワイドに評価する中で、イントロンRNAが疾患を引き起こす、新たなメカニズムを発見した。それにはショートタンデムリピートがかかわっており、さらにDNA修飾(DNAメチル化)との関連も示唆されている。これらについてイントロンリテンションデータと、取得済みのロングリードWGSデータを用いたDNAメチル化解析を統合し解析することで、これまでに知られていなかった病因メカニズムの解明を目指す。