Analysis of microbiota and molecular pathogenesis in primary immunodeficiency diseases

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K10099
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 金兼 弘和 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 准教授 (00293324)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 原発性免疫不全症 / 腸内細菌叢 / A20ハプロ不全症 / XIAP欠損症

Outline of Annual Research Achievements

原発性免疫不全症（primary immunodeficiency disease: PID）は、先天的に免疫担当細胞に欠陥がある疾患の総称であり、障害される免疫担当細胞（例えば、好中球、T細胞、B細胞など）の種類や部位により300以上の疾患に分類される。臨床症状は易感染性のみならず、自己免疫疾患や悪性腫瘍も合併も高頻度であり、これらの合併症が前面にでるPIDも存在する。単一遺伝子病でありながら、臨床的多様性が広く、epigeneticな要因などが想定されているが、詳細は明らかではない。最近、腸内細菌叢がさまざまな疾患の病態に関わっていることが報告されているが、PIDの腸内細菌叢に関する研究はまだ多くない。本研究ではPIDでも自己免疫疾患の合併が多く、腸内細菌叢の異常を伴うことが予想される炎症性腸疾患（inflammatory bowel disease: IBD）の合併が多い疾患を対象とし、腸内細菌叢がPIDの病態にどのように関わっているかと明らかにする。本研究では家族性腸管ベーチェット病の原因として同定されたA20ハプロ不全症ならびにIBDを高頻度に合併するX連鎖リンパ増殖症候群2型であるXIAP欠損症を対象とした。両疾患はPIDのなかでも比較的稀であるが、当科はレファレンスラボであり、多数例の患者をフォローしており、信頼性のあるデータが得られる可能性が見込まれる。患者ならびに家族から同意を得て、患者本人ならずに同居家族から糞便を採取した。また造血細胞移植を受けたXIAP欠損症患者では移植後の検体も採取した。便からDNAを採取し、次世代シークエンサーを用いた腸内細菌叢の解析を行っているところである。

Current Status of Research Progress

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

Reason

いくつかのPIDのうち、腸内細菌叢がその病態に関与している可能性が強く示唆さえるA20ハプロ不全症ならびにXIAP欠損症を研究対象とした。腸内細菌叢は食事による影響が大きいため、同居家族をコントロールとした。文書に同意を得た上で、患者および家族から糞便を採取し、当院もしくは共同研究者である慶応義塾大学細菌学教室まで送ってもらい、すぐに凍結した。検体が集まった段階で、便よりDNAを採取し、現在次世代シークエンサーを使って腸内細菌叢についての解析を始めたところである。まだ結果は得られていないが、次年度には結果が得られることが予想され、臨床症状や検査値との対比を行う予定としている。

Strategy for Future Research Activity

今回はA20ハプロ不全症ならびにXIAP欠損症を対象疾患とした。A20ハプロ不全症でも腸管ベーチェット病を主体する患者とその他の自己免疫疾患を主体する患者が存在するため、その違いが明らかになることを期待したい。
またXIAP欠損症ではIBD合併例と非合併例があり、それらによって腸内細菌叢がどのように違うのかが明らかになることを期待したい。またXIAP欠損症は造血細胞移植によってIBDも含めて根治が可能であるが、今回の研究対象でも造血細胞移植を受けた患者が数名含まれている。造血細胞移植後の糞便も採取し、移植前後での腸内細菌叢の変化についても明らかとしたい。
またPIDにおける腸内細菌叢の研究が有用であるとわかれば、CTLA4ハプロ不全症、慢性肉芽腫症、Wiskott-Aldrich症候群などの他のPIDについても研究を展開したい。

Causes of Carryover

糞便採取を中心に行っていたため、実際の遺伝子解析等はあまり行うことができなった。そのため当初予定していた消耗品等の購入も不要となることがあったため。

Research Products

• [Journal Article] Heterozygous Mutations in OAS1 Cause Infantile-Onset Pulmonary Alveolar Proteinosis with Hypogammaglobulinemia. (2018)
  • Author(s): Cho K, Yamada M, Agematsu K, Kanegane H, Miyake N, Ueki M, Akimoto T, Kobayashi N, Ikemoto S, Tanino M, Fujita A, Hayasaka I, Miyamoto S, Tanaka-Kubota M, Nakata K, Shiina M, Ogata K, Minakami H, Matsumoto N, Ariga T.
  • Journal Title: Am J Hum Genet Volume: 102 Pages: 480-486
  • DOI: 10.1016/j.ajhg.2018.01.019.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Haploinsufficiency of A20 causes autoinflammatory and autoimmune disorders. (2018)
  • Author(s): Kadowaki T, Ohnishi H, Kawamoto N, Hori T, Nishimura K, Kobayashi C, Shigemura T, Ogata S, Inoue Y, Kawai T, Hiejima E, Takagi M, Imai K, Nishikomori R, Ito S, Heike T, Ohara O, Morio T, Fukao T, Kanegane H.
  • Journal Title: J Allergy Clin Immunol Volume: 141 Pages: 1485-1488
  • DOI: 10.1016/j.jaci.2017.10.039.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Long-term follow up of IPEX syndrome patients after different therapeutic strategies: an international multicenter retrospective study. (2018)
  • Author(s): Barzaghi F, Amaya Hernandez LC, Neven B, Ricci S, Kucuk ZY, Bleesing J, et al.
  • Journal Title: J Allergy Clin Immunol. Volume: 141 Pages: 1036-1049
  • DOI: 10.1016/j.jaci.2017.10.041.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Genetic heterogeneity of uncharacterized childhood autoimmune diseases with lymphoproliferation. (2018)
  • Author(s): Takagi M, Hoshino A, Yoshida K, Ueno H, Imai K, Piao J, Kanegane H, Yamashita M, Okano T, Muramatsu H, Okuno Y, Shiraishi Y, Chiba K, Tanaka H, Miyano S, Ogawa S, Hayashi Y, Kojima S, Morio T.
  • Journal Title: Pediatr Blood Cancer. Volume: 65 Pages: e26831
  • DOI: 10.1002/pbc.26831.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Flow cytometry-based diagnosis of primary immunodeficiency diseases. (2018)
  • Author(s): Kanegane H, Hoshino A, Okano T, Yasumi T, Wada T, Takada H, Okada S, Yamashita M, Yeh TW, Nishikomori R, Takagi M, Imai K, Ochs HD, Morio T.
  • Journal Title: Allergol Int. Volume: 67 Pages: 43-54
  • DOI: 10.1016/j.alit.2017.06.003.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Mechanisms of genotype-phenotype correlation in autosomal dominant anhidrotic ectodermal dysplasia with immune deficiency. (2018)
  • Author(s): Petersheim D, Massaad MJ, Lee S, Scarselli A, Cancrini C, Moriya K, Sasahara Y, Lankester AC, Dorsey M, Di Giovanni D, Bezrodnik L, Ohnishi H, Nishikomori R, Tanita K, Kanegane H, Morio T, Gelfand EW, Jain A, Secord E, Picard C, Casanova JL, Albert MH, Torgerson TR, Geha RS.
  • Journal Title: J Allergy Clin Immunol. Volume: 141 Pages: 1060-1073
  • DOI: 10.1016/j.jaci.2017.05.030.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Effect of reduced-intensity conditioning and the risk of late-onset non-infectious pulmonary complications in pediatric patients. (2017)
  • Author(s): Nagasawa M, Mitsuiki N, Aoki Y, Ono T, Isoda T, Imai K, Takagi M, Kajiwara M, Kanegane H, Morio T.
  • Journal Title: Eur J Haematol Volume: 99 Pages: 525-531
  • DOI: doi: 10.1111/ejh.12967.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Maternal T and B cell engraftment in two cases of X-linked severe combined immunodeficiency with IgG1 gammopathy. (2017)
  • Author(s): Okano T, Nishikawa T, Watanabe E, Watanabe T, Takashima T, Yeh TW, Yamashita M, Tanaka-Kubota M, Miyamoto S, Mitsuiki N, Takagi M, Kawano Y, Mochizuki Y, Imai K, Kanegane H, Morio T.
  • Journal Title: Clin Immunol Volume: 118 Pages: 112-120
  • DOI: 10.1016/j.clim.2017.08.003.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multicolor Flow Cytometry for the Diagnosis of Primary Immunodeficiency Diseases. (2017)
  • Author(s): Takashima T, Okamura M, Yeh TW, Okano T, Yamashita M, Tanaka K, Hoshino A, Mitsuiki N, Takagi M, Ishii E, Imai K, Kanegane H, Morio T.
  • Journal Title: J Clin Immunol. Volume: 37 Pages: 486-495
  • DOI: 10.1007/s10875-017-0405-7.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] HLA haploidentical hematopoietic cell transplantation using clofarabine and busulfan for refractory pediatric hematological malignancy. (2017)
  • Author(s): Takagi M, Ishiwata Y, Aoki Y, Miyamoto S, Hoshino A, Matsumoto K, Nishimura A, Tanaka M, Yanagimachi M, Mitsuiki N, Imai K, Kanegane H, Kajiwara M, Takikawa K, Mae T, Tomita O, Fujimura J, Yasuhara M, Tomizawa D, Mizutani S, Morio T.
  • Journal Title: Int J Hematol. Volume: 105 Pages: 686-691
  • DOI: 10.1007/s12185-017-2187-3.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Abnormal hematopoiesis and autoimmunity in human subjects with germline IKZF1 mutations. (2017)
  • Author(s): Hoshino A, Okada S, Yoshida K, Nishida N, Okuno Y, Ueno H, Yamashita M, Okano T, Tsumura M, Nishimura S, Sakata S, Kobayashi M, Nakamura H, Kamizono J, Mitsui-Sekinaka K, Ichimura T, Ohga S, Nakazawa Y, Takagi M, Imai K, Shiraishi Y, Chiba K, Tanaka H, Miyano S, Ogawa S, Kojima S, Nonoyama S, Morio T, Kanegane H.
  • Journal Title: J Allergy Clin Immunol. Volume: 140 Pages: 223-231
  • DOI: 10.1016/j.jaci.2016.09.029.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Haploinsufficiency of TNFAIP3 (A20) by germline mutation is involved in autoimmune lymphoproliferative syndrome. (2017)
  • Author(s): Takagi M, Ogata S, Ueno H, Yoshida K, Yeh T, Hoshino A, Piao J, Yamashita M, Nanya M, Okano T, Kajiwara M, Kanegane H, Muramatsu H, Okuno Y, Shiraishi Y, Chiba K, Tanaka H, Bando Y, Kato M, Hayashi Y, Miyano S, Imai K, Ogawa S, Kojima S, Morio T.
  • Journal Title: J Allergy Clin Immunol. Volume: 139 Pages: 1914-1922
  • DOI: 10.1016/j.jaci.2016.09.038.
  • Peer Reviewed