2018 Fiscal Year Research-status Report
Complihensive analysis for causative genes in unknown monogenic diabetes
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17K07258
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| Research Institution | Tokyo Women's Medical University |
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Principal Investigator |
岩崎 直子 東京女子医科大学, 医学部, 教授 (70203370)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | MODY / monogenic diabetes / targeted sequencing / 個別化医療 / 若年発症糖尿病 / 次世代シーケンサー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【背景と目的】 Maturity onset diabetes of the young (MODY) は1種類の遺伝子の異常によって発症する糖尿病で原因遺伝子は14種類である。次世代シーケンサーを用いて14種類のMODY遺伝子の網羅的スクリーニングを行う事を目的とした。
【対象と方法】対象は30歳以下で糖尿病と診断され、GAD抗体陰性、BMI≦30の48症例である。糖尿病家族歴は問わなかった。 HaloPlex Target Enrichment System を用いてMODY14遺伝子のコーディング領域をカバーするプライマーセットを作成し、Illumina MiSeq system v3 (Illumina, San Diego, CA) で解析した。塩基配列はGRCh37を対照としてANNOVERによって抽出し、1000 genome、ClinVer、ExAcでフィルタリングの後、SIFT、PoluPhen-2、CADDなどのアルゴリズムによる変異の機能予測を行った。本研究は本学ゲノム解析研究に関する倫理審査委員会の承認を得て実施された。
【結果】 48例の糖尿病診断時年齢は16.5歳、BMIは21.5であった。26種類のナンセンス置換およびミスセンス置換を34症例に認めた。アミノ酸配列の変化を生じるこれらの置換は10種類のMODY遺伝子（HNF4A, GCK, HNF1A, PDX1, CEL, PAX4, INS, ABCC8, KCNJ11, RFX6）に認められ、ナンセンス置換が2種類含まれていた（MODY2遺伝子C370X、MODY1遺伝子 W324X）。機能予測により、MODY4遺伝子R148G、MODY9遺伝子R121W、MODY12遺伝子G826V、MODY13遺伝子E140Kの4種類は病因と考えられた。MODY9遺伝子R121W は5例（10.1%)に見いだされ、他の2種類は1例ずつに認めた。興味深い事に、2症例で2つのMODY遺伝子の病的変異の併存を認め、1例はMODY4遺伝子R148GとMODY9遺伝子R121W、別の例はMODY2遺伝子C370XとMODY9遺伝子R121Wの併存であった。3種類の変異は未報告であった。
【結論】 48例中8例（16.7%）に病因と考えられる変異を同定した。
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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
予定通り解析が進行し、昨年は米国人類遺伝学会で発表した（ポスター）。会場では同様のテーマで研究している海外の研究者と議論が出来て参考になり、有意義であった。得られた結果については、rare variantかpathogenic variantであるかが課題となっている。この解決策としては、1000ゲノムデータ、in house dataに加え、複数のWeb basedのアルゴリズムで検証した。その上でもなお、複数の候補遺伝子のlikely-pathogenicのvariantが同一個体に重複して存在していた。さらに、家系内伝達を明らかにする為にこれらのvaraiantを家系内の糖尿病患者と非糖尿病者について検討したところ、likely-pathogenicのvariantを複数有することで糖尿病の表現型に影響している可能性も考えられた。このように2つの原因遺伝子が同一家系で個体ごとに違った組み合わせで存在しており、糖尿病の表現型も若干異なっている可能性を考えている。これまでに報告されていない、この様に興味深い家系を複数見出した。現在論文作成中である。
最終年度は、未検討の新規サンプルの解析をさらに進める予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年（2019年）は最終年度にあたる。これまで未検討であった新規のサンプルの解析をTargeted Sequenceによってさらに進め、MODYの遺伝子診断を確定するためのサンプルを選択中である。
今年の夏頃までににIon Torrentを用いて統合医科学研究所に依頼して20サンプル程度のTargeted Sequenceが終了できる見込みである。Output Dataの解析は統合医科学研究所の赤川浩之准教授との共同研究によって実施する。赤川浩之准教授はこの方面で一定の業績があり、支援が受けられる事から問題なく研究を遂行可能である。
これによって前年度のTargeted Sequemceと併せて合計で60サンプルのmonogenic diabetes候補患者を用いた網羅的な解析を行ったことになる。60名を対象とした14遺伝子の多因子遺伝子のタ－ゲット解析は、わが国においては知る限り最大希望である。このような研究の報告は未だないので、学術研究として最終年度に論文化するほか、海外の関連する学術集会で発表し討論を深めて来る予定である。
さらに、次年度（2020年度）にこの研究の続きとして、完全には結論付けられない原因遺伝子内のVariantを同一個体が複数の遺伝子において有することの発症における意義について、細胞レベルの解析を共同研究として計画している。
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| Causes of Carryover |
2018年4月に学内での異動があったため、研究が一時的に遅れしまった。2019年度中に、追加解析にかかる委託費、研究補助に対する謝金、論文投稿の査読費用として全額拠出する予定である。
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