全エクソーム解析を用いた脳奇形疾患における体細胞変異の同定

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K10367
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: 中島 光子 横浜市立大学, 医学部, 助教 (20541965)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 全エクソーム解析 / TAS解析 / 体細胞変異 / MTOR / ラパマイシン

Outline of Annual Research Achievements

限局性皮質異形成(Focal cortical dysplasia, FCD)IIb患者9名のエクソーム解析によって、MTOR遺伝子の体細胞モザイク変異を同定した。そこで、Targeted amplicon sequencing(TAS)解析法を用いてMTOR遺伝子の全コーディング領域のdeep sequencingを施行したところ、FCDIIb患者13例中6例におていてMTOR遺伝子の低頻度体細胞モザイク変異を同定した。
次に、MTOR変異を有する患者の脳組織検体におけるmTOR経路の活性化を評価したところ、MTOR変異陽性のFCDIIb症例において、他疾患の脳組織に比較してmTOR経路の著しい活性化が認められた。また、同定された各変異がmTOR経路に及ぼす影響を人培養細胞株を用いて検討したところ、MTOR変異体を発言するプラスミドをトランスフェクションした細胞株はMTOR正常体を発現するプラスミドを発現するトランスフェクションした細胞株に比べて、mTOR経路の活性が著名に上昇していた。このことから、これら変異体はすべてPI3K-AKT3-mTOR経路を賦活化する活性型変異であることが示唆された。
mTOR蛋白は免疫抑制剤の一つであるラマパイシン(Rapamycin)の標的蛋白であり、ラパマイシンおよびそのパラログによってmTOR活性が抑制されることが知られている。
MTOR変異に起因するFCD症例では、mTORの異常活性化が疾患病態に関与している可能性が考えられ、ラパマイシン製剤がFCD患者の難治性てんかん治療薬としての応用できる可能性が期待されている。

Current Status of Research Progress

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

Reason

現累計34症例の皮質形成異常症患者の脳組織および血液検体の解析が終了しており、そのうち9症例において疾患原因と考えられる体細胞変異の同定に成功している。おの多くはPi3K-AKT-MTOR経路に関連する遺伝子変異であり、これらの変異がmTOR経路の過剰な活性化を引き起こすことを解明している。さらに、ラパマイシン製剤のてんかん治療への応用が進められている。

Strategy for Future Research Activity

現在までに38症例の皮質形成異常症患者の脳組織・血液検体の集積が終了しており、引き続き全エクソーム解析を用いた変異検索を施行する予定である。

Causes of Carryover

検体収集の遅れにより、ゲノム解析に使用予定であった物品費を平成28年度中に執行できなかったため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

平成29年度に施行するゲノム解析および分子生物実験試薬の支払い等に使用する予定である。

Research Products

• [Journal Article] WDR45 mutations in three male patients with West syndrome. (2016)
  • Author(s): Nakashima M, Takano K, Tsuyusaki Y, Yoshitomi S, Shimono M, Aoki Y, Kato M, Aida N, Mizuguchi T, Miyatake S, Miyake N, Osaka H, Saitsu H, Matsumoto N.
  • Journal Title: J Hum Genet. Volume: 61 Pages: 653－661
  • DOI: doi: 10.1038/jhg.2016.27.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] WDR45 mutations in three male patients with West syndrome. (2016)
  • Author(s): Nakashima M, Takano K, Tsuyusaki Y, Yoshitomi S, Shimono M, Aoki Y, Kato M, Aida N, Mizuguchi T, Miyatake S, Miyake N, Osaka H, Saitsu H, Matsumoto
  • Organizer: American Society of Human Genetics Annual Meeting 2016
  • Place of Presentation: Vancouver, Canada
  • Year and Date: 2016-10-18 – 2016-10-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] De novo DNM1 mutations in two cases of epileptic encephalopathy. (2016)
  • Author(s): Nakashima M, Kouga T, Lourenço CM, Shiina M, Goto T, Tsurusaki Y, Miyatake S, Miyake N, Saitsu H, Ogata K, Osaka H, Matsumoto N.
  • Organizer: The 13th International Congress of Human Genetics
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都府京都市）
  • Year and Date: 2016-04-03 – 2016-04-07
  • Int'l Joint Research