2015 Fiscal Year Research-status Report
脊髄小脳変性症の遺伝背景の解析と新規遺伝子同定に基づく病態解明
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15K09344
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
土井 宏 横浜市立大学, 医学部, 講師 (10326035)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 章景 横浜市立大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (30378012)
田中 健一 横浜市立大学, 医学部, 助教 (50722881)
國井 美紗子 横浜市立大学, 附属病院, 指導診療医 (80725200)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 脊髄小脳変性症 / エクソーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脊髄小脳変性症（spinocerebellar degeneration: SCD）は、およそ60％は孤発性、30-40%は優性遺伝性、数%が劣性遺伝性である。孤発例の大部分は原因不明であり、家族例においても依然原因不明な一群が存在する。申請者らは近年、新型DNAシーケンサーを使用した脊髄小脳変性症家系例の解析を行い、新規遺伝子や新規表現型の報告を行ってきた。その解析を通じて、常染色体優性家系および劣性遺伝性脊髄SCD家系において有力な新規責任遺伝子候補を複数同定している。そこで本研究では、新規責任遺伝子候補の孤発例、家族例における変異・多型の遺伝子解析、機能解析、剖検を得た家系における病理学的解析を通じて、SCDの責任遺伝子、疾患関連遺伝子を解明し、新たな疾患メカニズム、治療ターゲットを明らかにすることを目的とする。
平成27年度は我々が同定した新規責任遺伝子候補の中でも、ADSCA_I家系で同定したカルシウムチャネル遺伝子のミスセンス変異について、ミスセンス変異が細胞局在、タンパク凝集性については影響を与えないことを哺乳類培養細胞を用いて確認した。構造予測の面からミスセンス変異が、電位依存性チャネルの電位センサードメインに位置するgating charge residueであることを明らかにした。そのため、培養細胞を用いたパッチクランプを行い、変異によりカルシウム電流が変化することを確認した。また、変異のノックインマウスを作成し、現在表現型解析を行っている。また、剖検例が得られているため、当該カルシウムチャネルに対する抗体を用いて、詳細な病理学的検討を行った。上記のような解析を通じて現在論文準備中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初我々が主要なターゲットとして解析を行う予定であったチャネル遺伝子のうち一方であるカルシウムチャネルについては、前述のように細胞モデルを用いた機能解析、病理学的解析を順調に行うことができた。他グループから同遺伝子変異の報告もあり、脊髄小脳変性症の原因遺伝子であることが確実となっている。引き続きモデルマウスを用いて、疾患発症に至る病態解析を行っていく予定であり、おおむね予定通りに研究が進んでいる。もう一方のAR家系でホモ接合性ナンセンス変異が認められたチャネル遺伝子（遺伝子Y）の機能解析、新型DNAシーケンサーを用いた脊髄小脳変性症責任遺伝子スクリーニング・疫学的データの集計については、十分な進捗していない面がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度はADSCA_I家系において同定されたカルシウムチャネルの変異について、ノックインマウスを用いた表現型解析を行っていくことを中心的な研究テーマとする。ノックインマウスの表現型解析、病理学的所見のヒト剖検例との比較、検討をまずおこなう。また、野生型およびノックインマウス初代培養神経細胞およびマウススライスカルチャー上において、current clamp法ならびにvoltage clamp法を用いて神経細胞の発火活動を記録する。ADSCA_I家系においては高次脳機能障害を呈する例があることが分かっており、マウススライスカルチャー上ではlong term potentiation（LTP）誘導刺激を与えLTP成立に対する影響についても検討する。上記解析系を用いて、カルシウムチャネル変異が引き起こす病態を阻害する薬剤同定を目指したい。
一方で新型DNAシーケンサーで解析不能なリピート配列伸長が原因となる遺伝子を除く、既知SCD責任遺伝子40種類、およびこれまでに独自に同定した新規責任遺伝子候補20種類を加え、全エクソンを対象としたキャプチャーキットを作成しHiSeq2500で解析する系を使用し、現在手元にあるSCD患者300例のゲノムを上記方法で解析する。SCD患者ゲノムの解析を通じ、既知遺伝子異常の疫学的なデータをまとめる。本研究により、SCDの遺伝的背景を深化した形で把握することをめざす。
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| Causes of Carryover |
当初我々が主要なターゲットとして解析を行う予定であったチャネル遺伝子のうち一方であるカルシウムチャネルについては、前述のようにおおむね予定通りに研究が進んでいるが、モデルマウスである、変異ノックインマウスの完成に時間を要し、納入が2016年4月以降にずれ込んでしまったため、前年度予算の一部を次年度に使用する必要が生じた。新型DNAシーケンサーを用いた脊髄小脳変性症責任遺伝子スクリーニング・疫学的データの集計については、十分な進捗していない面があり、次年度に解析がずれ込んでおり、次年度使用分が生じている。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成28年度はADSCA_I家系において同定されたカルシウムチャネルの変異について、ノックインマウスを用いた表現型解析を行っていくことを中心的な研究テーマとしていく。ノックインマウスは完成しており、作成費用、表現型解析、病理学的所見のヒト剖検例との比較、初代培養神経細胞およびマウススライスカルチャー上において、current clamp法ならびにvoltage clamp法を用いて神経細胞の発火活動を記録などを行っていく。新型DNAシーケンサー既知SCD責任遺伝子の解析も進めていく。
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Research Products
(4 results)
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[Journal Article] FUS/TLS deficiency causes behavioral and pathological abnormalities distinct from amyotrophic lateral sclerosis.2015
Author(s)
Kino Y, Washizu C, Kurosawa M, Yamada M, Miyazaki H, Akagi T, Hashikawa T, Doi H, Takumi T, Hicks GG, Hattori N, Shimogori T, Nukina N.
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Journal Title
Acta Neuropathol Commun
Volume: 3
Pages: 24
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] A Novel Mutation in ELOVL4 Leading to Spinocerebellar Ataxia (SCA) With the Hot Cross Bun Sign but Lacking Erythrokeratodermia: A Broadened Spectrum of SCA34.2015
Author(s)
Ozaki K, Doi H, Mitsui J, Sato N, Iikuni Y, Majima T, Yamane K, Irioka T, Ishiura H, Doi K, Morishita S, Higashi M, Sekiguchi T, Koyama K, Ueda N, Miura Y, Miyatake S, Matsumoto N, Yokota T, Tanaka F, Tsuji S, Mizusawa H, Ishikawa K.
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Journal Title
JAMA Neurol
Volume: 72
Pages: 797-805
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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