X連鎖劣性遺伝性疾患女性患者由来iPS細胞を用いたX染色体不活化機構の解明

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K09655
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 高田 英俊 九州大学, 医学研究院, 教授 (70294931)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石村 匡崇 九州大学, 医学研究院, 助教 (10448417) ; 田中 珠美 九州大学, 医学研究院, 学術研究員 (60423547)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: X染色体不活化 / X連鎖劣性遺伝性疾患 / X連鎖無ガンマグロブリン血症 / Wiskott-Aldrich症候群 / iPS細胞

Outline of Annual Research Achievements

我々は、X染色体不活化異常を基盤として発症した、X連鎖無ガンマグロブリン血症（XLA）およびWiskott-Aldrich症候群（WAS）の女性例を同定した。X染色体不活化異常が起こった機序を解明するために、次世代シーケンサ―を行いてX染色体不活化を制御する遺伝子の解析を行ってきた。エキソーム解析の結果、女性XLA患者と女性WAS患者に共通する53の遺伝子変異を同定し、RNASeqを含めて解析を行ったが、原因となるような遺伝子変異とは考えられないものと判断した。さらに、実際にサンガー法による確認も行ったが明確な異常は認められなかった。そこで、女性XLA患者のみを対象として、エキソーム解析の結果とRNA Seqの結果を合わせて詳細に解析したところ、1つの遺伝子の発現が欠損していることがわかった。この遺伝子は配列自体には異常はなく、遺伝子発現の制御の異常であることが判明した。この遺伝子発現に関連する遺伝子近傍あるいは他の領域が強く関連しているものと考えられたため、X染色体ゲノム解析が必要であろうと判断した。他方X染色体のみのゲノム解析は非効率的であるため、全ゲノム解析を行う方針とした。即ち、この2名はX染色体不活化異常という極めてまれな病態を呈しているが、実際その原因は異なっている可能性が高いと判断し、女性WAS患者についても同様の解析を継続している。現在、全ゲノム解析にむけた準備を行っている。iPS細胞を用いてX染色体不活化を制御する方法を確立するため、X染色体不活化を判定する新たなベクターを作成した。それを用いてX染色体不活化判定の精度を検討している。

Current Status of Research Progress

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

Reason

次世代シーケンサ―を用いたエキソーム解析、RNASeq解析結果はいろいろな角度から解析を継続している。2名の患者のX染色体不活化異常は共通のメカニズムではない可能性もあり、別々の解析が適切であろうという結論に至った。その結果、女性XLA患者では、X染色体不活化制御領域に遺伝子発現の欠損する遺伝子が同定された。この遺伝子の機能はこれまで明らかになっておらず、他の領域からの制御を受けて、X染色体の不活化制御に関連している可能性があると考えている。X染色体領域のみのゲノム解析はむしろ非効率的であり、全ゲノム解析を行うことにした。それに伴う研究内容の修正に関して、学内の倫理委員会にも承認され、研究を継続する方針である。疾患特異的iPS細胞は既に樹立できた。ただし、X染色体不活化を簡易かつ正確に評価する新たな方法を樹立したいと考え、ベクターを作成した。

Strategy for Future Research Activity

X染色体不活化を制御する領域であるXIC近傍に今回、遺伝子発現が欠損する遺伝子を同定した。この遺伝子の機能はまだ解明されていないため、どのような遺伝子発現制御を受けているのかを全ゲノム解析で明らかにしたい。さらに強制発現させた場合にX染色体不活化に関連する遺伝子群の発現がとのように変化するか、X染色体不活化がどのように変化するかについて研究を推進する。作成したiPS細胞で、X染色体不活化を制御する薬剤を同定するために、まず、X染色体不活化を簡易かつ正確に評価するより良い方法を確立する必要がある。いくつか異なる方法を試し、最も良い方法を採用していく方針である。

Causes of Carryover

今年度はエキソーム解析やRNASeq解析など、データ解析の割合が高かった。解析の結果、全ゲノム解析など、今後費用が掛かることが予想されたこともあり、できるだけ、試薬を他の研究者間で共用するなど経費をできるだけ削減し、来年度に経費をできるだけ回すことにした。データ解析の割合が高かった分、実際の経費は低く抑えることができた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

全ゲノム解析、定量的PCR、iPS細胞の培養など、経費が掛かる可能性があり、また、実験の再現性をとる必要のあるものもあるので、効率よく研究を推進する。

Research Products

• [Journal Article] Alanine-scanning mutagenesis of human signal transducer and activator of transcription 1 to estimate loss- or gain-of-function variants. (2017)
  • Author(s): Kagawa R, Fujiki R, Tsumura M, Sakata S, Nishimura S, Itan Y, Kong XF, Kato Z, Ohnishi H, Hirata O, Saito S, Ikeda M, El Baghdadi J, Bousfiha A, Fujiwara K, Oleastro M, Yancoski J, Perez L, Danielian S, Ailal F, Takada H, Hara T, Puel A, Boisson-Dupuis S, Bustamante J, Casanova JL, Ohara O, Okada S, Kobayashi M
  • Journal Title: J Allergy Clin Immunol Volume: Jul;140(1) Pages: 232-241
  • DOI: 10.1016/j.jaci.2016.09.035
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Activated phosphoinositide 3-kinase δ syndrome presenting with gut-associated T-cell lymphoproliferative disease. (2017)
  • Author(s): Teranishi H, Ishimura M, Koga Y, Eguchi K, Sonoda M, Kobayashi T, Shiraishi S, Nakashima K, Ikegami K, Aman M, Yamamoto H, Takada H, Ohga S
  • Journal Title: Rinsho Ketsueki Volume: 58(1) Pages: 20-25
  • DOI: 10.11406/rinketsu.58.20
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transient dysautonomia in an acute phase of encephalopathy with biphasic seizures and late reduced diffusion. (2017)
  • Author(s): Ichimiya Y, Kaku N, Sakai Y, Yamashita F, Matsuoka W, Muraoka M, Akamine S, Mizuguchi S, Torio M, Motomura Y, Hirata Y, Ishizaki Y, Sanefuji M, Torisu H, Takada H, Maehara Y, Ohga S.
  • Journal Title: Brain Dev. Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1016/j.braindev.2017.03.023
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Silent Progression of Coronary Artery Thrombosis in a Pregnant Woman With Anomalous Origin of Left Coronary Artery From the Pulmonary Artery. (2017)
  • Author(s): Yamamura K, Sakamoto I, Yamasaki Y, Fujiwara A, Nagao M, Takada H.
  • Journal Title: Circ J. Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1253/circj.CJ-16-1248
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Resolution of Hydronephrosis in a Patient With Mucopolysaccharidosis Type II With Enzyme Replacement Therapy. (2017)
  • Author(s): Nishiyama K, Imai T, Ohkubo K, Sanefuji M, Takada H.
  • Journal Title: Urology Volume: 101 Pages: 163-165
  • DOI: 10.1016/j.urology.2016.12.010
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A heterozygous dominant-negative mutation in the coiled-coil domain of STAT1 is the cause of autosomal-dominant Mendelian susceptibility to mycobacterial diseases. (2017)
  • Author(s): Ueki M, Yamada M, Ito K, Tozawa Y, Morino S, Horikoshi Y, Takada H, Abdrabou SS, Takezaki S, Kobayashi I, Ariga T.
  • Journal Title: Clin Immunol. Volume: 174 Pages: 24-31
  • DOI: 10.1016/j.clim.2016.11.004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An Elevation of Serum Ferritin Level Might Increase Clinical Risk for the Persistence of Patent Ductus Arteriosus, Sepsis and Bronchopulmonary Dysplasia in Erythropoietin-Treated Very-Low-Birth-Weight Infants. (2017)
  • Author(s): Ochiai M, Kurata H, Inoue H, Tanaka K, Matsushita Y, Fujiyoshi J, Wakata Y, Kato K, Taguchi T, Takada H.
  • Journal Title: Neonatology Volume: 111 Pages: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Long-term safety and efficacy of canakinumab in cryopyrin-associated periodic syndrome: results from an open-label, phase III pivotal study in Japanese patients. (2016)
  • Author(s): Yokota S, Imagawa T, Nishikomori R, Takada H, Abrams K, Lheritier K, Heike T, Hara T.
  • Journal Title: Clin Exp Rheumatol. Volume: - Pages: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A nationwide survey of common viral infections in childhood among patients with primary immunodeficiency diseases. (2016)
  • Author(s): Nanishi E, Hoshina T, Takada H, Ishimura M, Nishio H, Uehara T, Mizuno Y, Hasegawa S, Ohga S, Nagao M, Igarashi M, Yajima S, Kusumoto Y, Onishi N, Sasahara Y, Yasumi T, Heike T, Hara T; PID-Infection Study Group..
  • Journal Title: J Infect. Volume: 73 Pages: 358-368
  • DOI: 10.1016/j.jinf.2016.07.018
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A paediatric case of successful non-myeloablative bone marrow transplantation after azacitidine therapy for non-Down syndrome acute megakaryoblastic leukaemia with monosomy 7. (2016)
  • Author(s): Koga Y, Oba U, Kato W, Ono H, Nakashima K, Takada H.
  • Journal Title: Pediatr Transplant. Volume: 20 Pages: 868-870
  • DOI: 10.1111/petr.12739
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Is Metastatic Rhabdomyosarcoma an Indication for Cardioverter Defibrillator Implantation? (2016)
  • Author(s): Tocan V, Koga Y, Ono H, Nakashima K, Terashi E, Morihana E, Yamamura K, Sakamoto T, Takada H.
  • Journal Title: Pediatr Blood Cancer Volume: 63 Pages: 1501-1502
  • DOI: 10.1002/pbc.26004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Immunoregulatory function of neonatal nucleated red blood cells in humans. (2016)
  • Author(s): Cui L, Takada H, Takimoto T, Fujiyoshi J, Ishimura M, Hara T.
  • Journal Title: Immunobiology Volume: 221 Pages: 853-861
  • DOI: 10.1016/j.imbio.2016.04.004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Insufficient immune reconstitution after allogeneic cord blood transplantation without chemotherapy conditioning in patients with SCID caused by CD3δ deficiency. (2016)
  • Author(s): Takada H, Ishimura M, Hara T.
  • Journal Title: Bone Marrow Transplant. Volume: 51 Pages: 1131-1133
  • DOI: 10.1038/bmt.2016.64
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hyperactive mTOR signals in the proopiomelanocortin-expressing hippocampal neurons cause age-dependent epilepsy and premature death in mice. (2016)
  • Author(s): Matsushita Y, Sakai Y, Shimmura M, Shigeto H, Nishio M, Akamine S, Sanefuji M, Ishizaki Y, Torisu H, Nakabeppu Y, Suzuki A, Takada H, Hara T.
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1038/srep22991
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Analysis of Death Due to Infectious Diseases in Patients Hospitalized in the Pediatric Ward of a Single Japanese Tertiary Medical Facility. (2016)
  • Author(s): Toda N, Hoshina T, Koga Y, Ochiai M, Kaku N, Yamamura K, Torisu H, Ihara K, Takada H, Maehara Y, Hara T.
  • Journal Title: Jpn J Infect Dis. Volume: 69 Pages: 464-470
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Activation of Nod1 Signaling Induces Fetal Growth Restriction and Death through Fetal and Maternal Vasculopathy. (2016)
  • Author(s): Inoue H, Nishio H, Takada H, Sakai Y, Nanishi E, Ochiai M, Onimaru M, Chen SJ, Matsui T, Hara T.
  • Journal Title: J Immunol. Volume: 196 Pages: 2779-2787
  • DOI: 10.4049/jimmunol.1500295
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Invasive Bacterial Infection in Patients with Interleukin-1 Receptor-associated Kinase 4 Deficiency: Case Report. (2016)
  • Author(s): Takada H, Ishimura M, Takimoto T, Kohagura T, Yoshikawa H, Imaizumi M, Shichijyou K, Shimabukuro Y, Kise T, Hyakuna N, Ohara O, Nonoyama S, Hara T.
  • Journal Title: Medicine (Baltimore) Volume: 95 Pages: -
  • DOI: 10.1097/MD.0000000000002437
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Novel exonic mutation inducing aberrant splicing in the IL10RA gene and resulting in infantile-onset inflammatory bowel disease: a case report. (2016)
  • Author(s): Yanagi T, Mizuochi T, Takaki Y, Eda K, Mitsuyama K, Ishimura M, Takada H, Shouval DS, Griffith AE, Snapper SB, Yamashita Y, Yamamoto K.
  • Journal Title: BMC Gastroenterol. Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1186/s12876-016-0424-5
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Primary immunodeficiency diseases associated with hematopoietic disorders: border between immunodeficiency and bone marrow failure Curative treatment for primary immunodeficiency diseases: Hematopoietic stem cell transplantation and gene therapy (2016)
  • Author(s): Takada H
  • Organizer: 日本小児血液・がん学会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2016-12-15 – 2016-12-17
  • Invited
• [Presentation] 原発性免疫不全症成人症例診療の問題点 (2016)
  • Author(s): 高田英俊
  • Organizer: 第48回日本小児感染症学会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 2016-11-19 – 2016-11-20
  • Invited
• [Presentation] Insufficient immune reconstitution after allogeneic cord blood transplantation without chemotherapy conditioning in patients with severe combined immunodeficiency caused by CD3d deficiency (2016)
  • Author(s): Takada H, Ishimura M, Hara T
  • Organizer: 17th Biennial Meeting of the European Society for Immunodeficiencies
  • Place of Presentation: Barcelona
  • Year and Date: 2016-09-21 – 2016-09-24
  • Int'l Joint Research
• [Book] 原発性免疫不全症候群診断の手引き (2017)
  • Author(s): 高田英俊
  • Total Pages: 139
  • Publisher: 診断と治療社