乳幼児てんかん性脳症の遺伝要因と分子病態の解明

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H05160
• Research Institution: Hamamatsu University School of Medicine
• Principal Investigator: 才津 浩智 浜松医科大学, 医学部, 教授 (40402838)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 遺伝子変異 / 乳児てんかん / マウスモデル / 全エクソーム解析

Outline of Annual Research Achievements

1）大規模コホート解析データを加えた疾患候補遺伝子の抽出：原因遺伝子変異未同定の148トリオの候補遺伝子変異データに加えて、てんかん性脳症 264トリオ、自閉症 3982トリオ、知的障害/精神運動発達遅滞1284トリオを加えて、共通してde novo変異を有する遺伝子を検索した。この解析によって、PPP2R1A, CACNA1G, CSNK2A1, GABRB2が新規候補遺伝子として抽出された。これらの遺伝子の変異はH28年度に海外から論文報告が相次いでおり、本解析の有用性が示される結果であった。上記以外の新規責任遺伝子も同定されており、機能解析を進めている。

2）新規症例の全エクソーム解析：H28年度に24症例の全エクソーム解析を施行した。うち、6症例で病的変異を同定している。現在、トリオ解析による新規候補遺伝子変異の抽出を行っている。

3）新規責任遺伝子の同定と変異ノックインマウスモデル作製による変異効果の評価と分子病態の解析：乳児遊走性部分てんかんの患者3家系4症例を全エクソーム解析し、カリウム-クロライド共役担体(KCC2)をコードするSLC12A5遺伝子の複合ヘテロ接合性変異を同定した。KCC2変異体の機能解析を行ったところ、患者はクロライドイオンを細胞外にくみ出す機能が強く低下した変異体とやや低下した変異体の2つを持つことが分かった。このことから、変異によりKCC2の機能が低下することでGABAやグリシンによる抑制力が低下し、神経回路の興奮性と抑制性のバランスが崩れることがてんかん発症に関わることが示唆された。また、同定された新規責任遺伝子変異の病的意義を明らかにし、その分子病態を解明するために、CRISPR/Cas9ゲノム編集システムを用いて7系統の変異ノックインマウスを作製した。現在、これらのマウスの解析を進めている。

Current Status of Research Progress

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

Reason

大規模コホート解析データを加えた疾患候補遺伝子の抽出によって新規責任遺伝子が同定できており、新規の全エクソーム解析症例数も概ね計画通りに進んでいる。更に、CRISPR/Cas9ゲノム編集システムを用いて7系統の変異ノックインマウスが作製できており、分子病態の解明が期待できる。

Strategy for Future Research Activity

既に多くの新規責任遺伝子の変異ノックインマウスを作製できており、今後はこれらのマウスモデルの解析による分子病態の解明を重点的に推進する。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Sheba Medical Center/Wolfson Medical Center/Schneider's Children Medical Center(イスラエル)
  • Country Name: ISRAEL
  • Counterpart Institution: Sheba Medical Center/Wolfson Medical Center/Schneider's Children Medical Center
• [Int'l Joint Research] Kuala Lumpur Hospital(マレーシア)
  • Country Name: MALAYSIA
  • Counterpart Institution: Kuala Lumpur Hospital
• [Journal Article] PARS2 and NARS2 mutations in infantile-onset neurodegenerative disorder. (2017)
  • Author(s): Mizuguchi T, Nakashima M, Kato M, Yamada K, Okanishi T, Ekhilevitch N, Mandel H, Eran A, Toyono M, Sawaishi Y, Motoi H, Shiina M, Ogata K, Miyatake S, Miyake N, Saitsu H, Matsumoto N.
  • Journal Title: J Hum Genet. Volume: - Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1038/jhg.2016.163.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Identification of novel SNORD118 mutations in seven patients with leukoencephalopathy with brain calcifications and cysts. (2017)
  • Author(s): Iwama K, Mizuguchi T, Takanashi JI, Shibayama H, Shichiji M, Ito S, Oguni H, Yamamoto T, Sekine A, Nagamine S, Ikeda Y, Nishida H, Kumada S, Yoshida T, Awaya T, Tanaka R, Chikuchi R, Niwa H, Oka YI, Miyatake S, Nakashima M, Takata A, Miyake N, Ito S, Saitsu H, Matsumoto N.
  • Journal Title: Clinical Genetics Volume: - Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1111/cge.12991.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A novel mutation in the proteolytic domain of LONP1 causes atypical CODAS syndrome. (2017)
  • Author(s): Inui T, Anzai M, Takezawa Y, Endo W, Kakisaka Y, Kikuchi A, Onuma A, Kure S, Nishino I, Ohba C, Saitsu H, Matsumoto N, Haginoya K.
  • Journal Title: J Hum Genet. Volume: - Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1038/jhg.2017.11.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Rare familial TSC2 gene mutation associated with atypical phenotype presentation of Tuberous Sclerosis Complex. (2017)
  • Author(s): Fox J, Ben-Shachar S, Uliel S, Svirsky R, Saitsu H, Matsumoto N, Fattal-Valevski A.
  • Journal Title: Am J Med Genet A. Volume: 173 Pages: 744-748
  • DOI: 10.1002/ajmg.a.38027.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Severe leukoencephalopathy with cortical involvement and peripheral neuropathy due to FOLR1 deficiency. (2017)
  • Author(s): Kobayashi Y, Tohyama J, Akiyama T, Magara S, Kawashima H, Akasaka N, Nakashima M, Saitsu H, Matsumoto N.
  • Journal Title: Brain Dev. Volume: 39 Pages: 266-270
  • DOI: 10.1016/j.braindev.2016.09.011.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A case of early onset epileptic encephalopathy with de novo mutation in SLC35A2: Clinical features and treatment for epilepsy. (2017)
  • Author(s): Kimizu T, Takahashi Y, Oboshi T, Horino A, Koike T, Yoshitomi S, Mori T, Yamaguchi T, Ikeda H, Okamoto N, Nakashima M, Saitsu H, Kato M, Matsumoto N, Imai K.
  • Journal Title: Brain Dev. Volume: 39 Pages: 256-260
  • DOI: 10.1016/j.braindev.2016.09.009.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The first report of Japanese patients with asparagine synthetase deficiency. (2017)
  • Author(s): Yamamoto T, Endo W, Ohnishi H, Kubota K, Kawamoto N, Inui T, Imamura A, Takanashi JI, Shiina M, Saitsu H, Ogata K, Matsumoto N, Haginoya K, Fukao T.
  • Journal Title: Brain Dev. Volume: 39 Pages: 236-242
  • DOI: 10.1016/j.braindev.2016.09.010.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Quinidine therapy for West syndrome with KCNTI mutation (2017)
  • Author(s): Fukuoka M, Kuki I, Kawawaki H, Okazaki S, Kim K, Hattori Y, Tsuji H, Nukui M, Inoue T, Yoshida Y, Uda T, Kimura S, Mogami Y, Suzuki Y, Okamoto N, Saitsu H, Matsumoto N.
  • Journal Title: Brain Dev. Volume: 39 Pages: 80-83
  • DOI: 10.1016/j.braindev.2016.08.002.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] DNM1L-related encephalopathy in infancy with Leigh syndrome-like phenotype and suppression-burst. (2016)
  • Author(s): Zaha K, Matsumoto H, Itoh M, Saitsu H, Kato K, Kato M, Ogata S, Murayama K, Kishita Y, Mizuno Y, Kohda M, Nishino I, Ohtake A, Okazaki Y, Matsumoto N, Nonoyama S.
  • Journal Title: Clinical Genetics Volume: 90 Pages: 472-474
  • DOI: 10.1111/cge.12805.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Biallelic TBCD Mutations Cause Early-Onset Neurodegenerative Encephalopathy. (2016)
  • Author(s): Miyake N et al.
  • Journal Title: Am J Hum Genet. Volume: 99 Pages: 950-961
  • DOI: 10.1016/j.ajhg.2016.08.005.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The molecular and phenotypic spectrum of IQSEC2-related epilepsy. (2016)
  • Author(s): Zerem A et al.
  • Journal Title: Epilepsia Volume: 57 Pages: 1858-1869
  • DOI: 10.1111/epi.13560.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Association Between Invisible Basal Ganglia and ZNF335 Mutations: A Case Report. (2016)
  • Author(s): Sato R, Takanashi J, Tsuyusaki Y, Kato M, Saitsu H, Matsumoto N, Takahashi T
  • Journal Title: Pediatrics Volume: 138 Pages: -
  • DOI: 10.1542/peds.2016-0897.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Impaired neuronal KCC2 function by biallelic SLC12A5 mutations in migrating focal seizures and severe developmental delay. (2016)
  • Author(s): Saitsu H, Watanabe M, Akita T, Ohba C, Sugai K, Ong WP, Shiraishi H, Yuasa S, Matsumoto H, Beng KT, Saitoh S, Miyatake S, Nakashima M, Miyake N, Kato M, Fukuda A, Matsumoto N.
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1038/srep30072.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Characterization of SPATA5-related encephalopathy in early childhood. (2016)
  • Author(s): Kurata H, Terashima H, Nakashima M, Okazaki T, Matsumura W, Ohno K, Saito Y, Maegaki Y, Kubota M, Nanba E, Saitsu H, Matsumoto N, Kato M.
  • Journal Title: Clinical Genetics Volume: 90 Pages: 437-444
  • DOI: 10.1111/cge.12813.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Somatic mutations in GLI3 and OFD1 involved in sonic hedgehog signaling cause hypothalamic hamartoma. (2016)
  • Author(s): Saitsu H, Sonoda M, Higashijima T, Shirozu H, Masuda H, Tohyama J, Kato M, Nakashima M, Tsurusaki Y, Mizuguchi T, Miyatake S, Miyake N, Kameyama S, Matsumoto N.
  • Journal Title: Ann Clin Transl Neurol. Volume: 24 Pages: 356-65
  • DOI: 10.1002/acn3.300.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Next-Generation Sequencing (NGS) uncovers molecules essential for human physiology. (2017)
  • Author(s): Hirotomo Saitsu
  • Organizer: 第94回生理学会大会
  • Place of Presentation: アクトシティ（浜松）
  • Year and Date: 2017-03-29 – 2017-03-29
  • Invited
• [Presentation] 次世代シークエンスによる分子病態の解明 (2016)
  • Author(s): 才津浩智
  • Organizer: 第39回日本小児遺伝学会学術集会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学三田キャンパス（東京）
  • Year and Date: 2016-12-09 – 2016-12-09
  • Invited
• [Presentation] 原因不明の小児神経疾患の遺伝子診断 (2016)
  • Author(s): 才津浩智
  • Organizer: 第46回小児神経学セミナー
  • Place of Presentation: 湘南国際村センター (神奈川)
  • Year and Date: 2016-09-17 – 2016-09-17
  • Invited
• [Presentation] 脳外科疾患における体細胞モザイク変異 (2016)
  • Author(s): 才津浩智
  • Organizer: 第5回 トランスレーショナルてんかん研究会
  • Place of Presentation: 新潟グランドホテル（新潟）
  • Year and Date: 2016-05-13 – 2016-05-13
  • Invited
• [Presentation] Latest Applications of Automation Systems on the Next Generation Sequencing (NGS) (2016)
  • Author(s): Hirotomo Saitsu
  • Organizer: 10th International Conference of Clinical Laboratory Automation
  • Place of Presentation: GLAD Hotel Yeouido（Seoul）
  • Year and Date: 2016-04-22 – 2016-04-22
  • Int'l Joint Research / Invited