原発性胆汁性胆管炎の感受性遺伝子に起因する発症機序の解明および個別化医療への展開

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K15924
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 人見 祐基 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 助教 (10525819)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: ゲノムワイド関連解析 / 原発性胆汁性胆管炎 / 遺伝子多型

Outline of Annual Research Achievements

原発性胆汁性胆管炎（PBC）は、慢性進行性の胆汁鬱滞性肝疾患であり、胆管上皮細胞に対する自己免疫反応の関与が示唆されている一方で、その発症・進展機序は未だ不明なままである。
疾患の罹りやすさに関連する遺伝子を網羅的に探索するゲノムワイド関連解析（GWAS）を用いて、申請者らの研究グループはこれまでに、NFKB1/MANBAを日本人PBC感受性遺伝子として同定した（Kawashima M, Hitomi Y, et al. 2017）。平成30年度は、この遺伝子領域内において発症に直接寄与する機能的遺伝子多型（causal variant）の同定、PBC発症機序の解明を目的として、以下に示す研究を実施した。まず、全ゲノムインピュテーション解析のデータを利用し、PBC感受性との非常に強い関連（P < 1.0 × 10-7）を示す100ヶ所以上の一塩基多型（SNP）を検出した。さらに、in silico解析・in vitro機能解析を実施し、転写因子LEFの結合部位に存在しNFKB1発現に寄与するSNPであるrs17032850、および、転写因子RXRaの結合部位に存在しMANBAの発現に寄与するSNPであるrs227361を、causal variantとしてそれぞれ同定するとともに、CRISPR/Cas9を利用するゲノム編集などを用いて、これらのSNPsに起因する発症メカニズムを解明した（Hitomi Y et al. 2018）。
さらに、検体数をさらに増やしたGWASによって、新規日本人PBC感受性遺伝子POGLUT1を同定するとともに、上記と同様のin silico解析・in vitro機能解析によって、転写因子RUNX1の結合部位に存在しPOGLUT1遺伝子発現に寄与するSNPであるrs2293370を同定した（Hitomi Y et al. 2019）。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の研究計画通り、日本人PBC感受性遺伝子の一部について、発症に寄与する機能的な遺伝子多型（causal variant）の候補の選定が完了するとともに、causal variantの同定・その遺伝子多型に起因する発症分子メカニズムの解明に、それぞれ至ったため。
さらに、検体数を増やしたGWASによって同定された新規PBC感受性遺伝子の同定に加え、この遺伝子領域に対する同様の研究成果が得られたため。

Strategy for Future Research Activity

これまでに我々の研究グループより報告している既知の日本人PBC感受性遺伝子について、機能的な遺伝子多型の候補からの絞込み、および、遺伝子多型に起因する発症分子メカニズムの解明をさらに推進するために、以下の解析を実施する。
１．すべてのPBC感受性遺伝子を対象としたin vitroの機能解析を実施する。特に、CRISPR/Cas9を利用するゲノム編集を駆使し、よりcausal variantに特化した解析を実施する。
２．遺伝子多型による遺伝子発現への影響を検討するためのeQTL解析を、複数の信頼できるデータベースを用いて実施する。
３．血清や末梢血単核球を用いた発現解析を実施する。

Causes of Carryover

（理由）
使用予定だった試薬の注文が次年度に延びたため。
（使用計画）
試薬を購入する。

Research Products

• [Journal Article] POGLUT1, the putative effector gene driven by rs2293370 in primary biliary cholangitis susceptibility locus chromosome 3q13.33. (2019)
  • Author(s): Hitomi Y, et al.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 9 Pages: 102
  • DOI: 10.1038/s41598-018-36490-1
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] NELFCD and CTSZ loci are associated with jaundice-stage progression in primary biliary cholangitis in the Japanese population. (2018)
  • Author(s): Nishida N, Aiba Y, Hitomi Y, Kawashima M, Kojima K, Kawai Y, Ueno K, Nakamura H, Yamashiki N, Tanaka T, Tamura S, Mori A, Yagi S, Soejima Y, Yoshizumi T, Takatsuki M, Tanaka A, Harada K, Shimoda S, Komori A, Eguchi S, Maehara Y, Uemoto S, Kokudo N, Nagasaki M, Tokunaga K, Nakamura M.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 8 Pages: 8071
  • DOI: 10.1038/s41598-018-26369-6
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Increased expression and altered localization of cathepsin Z are associated with progression to jaundice stage in primary biliary cholangitis. (2018)
  • Author(s): Aiba Y, Harada K, Ito M, Suematsu T, Aishima S, Hitomi Y, Nishida N, Kawashima M, Takatsuki M, Eguchi S, Shimoda S, Nakamura H, Komori A, Abiru S, Nagaoka S, Migita K, Yatsuhashi H, Tokunaga K, Nakamura M.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 8 Pages: 11808
  • DOI: 10.1038/s41598-018-30146-w
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] NFKB1 and MANBA Confer Disease Susceptibility to Primary Biliary Cholangitis via Independent Putative Primary Functional Variants. (2018)
  • Author(s): Hitomi Y, Nakatani K, Kojima K, Nishida N, Kawai Y, Kawashima M, Aiba Y, Nagasaki M, Nakamura M, Tokunaga K.
  • Journal Title: Cell Mol Gastroenterol Hepatol Volume: 7 Pages: 515-532
  • DOI: 10.1016/j.jcmgh.2018.11.006
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Short tandem repeat (STR) profile of pentanucleotide repeats and high-resolution STR typing solution for the Japanese population (2018)
  • Author(s): Saito M, Hirata S, Kojima K, Misawa K, Mimori T, Gervais O, Kawai Y, Hitomi Y, Tokunaga K, Nakamura M, Nagasaki M
  • Organizer: American Society of Human Genetics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Genotype imputation of structural polymorphism with whole genome sequencing based haplotypes reference panel. (2018)
  • Author(s): Kawai Y, Mimori T, Ueno K, Hitomi Y, Gervais O, Khor SS, Kawashima M, Nishida N, Nakamura M, Nagasaki M, Tokunaga K
  • Organizer: American Society of Human Genetics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Pathway-analysis using datasets of GWAS and mRNA expression array identified IFNG as the most significant upstream-regulator in primary biliary cholangitis in the Japanese population. (2018)
  • Author(s): Ueno K, Aiba Y, Gervais O, Kawai Y, Hitomi Y, Kojima K, Kawashima M, Nishida N, Shimoda S, Nagasaki M, Tokunaga K, Nakamura M
  • Organizer: American Society of Human Genetics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Genome-wide meta-analysis and functional analysis identified POGLUT1 as the effector gene driven by rs2293370 in primary biliary cholangitis (PBC) susceptibility locus chromosome 3q13.33 in the Japanese population. (2018)
  • Author(s): Hitomi Y, Ueno K, Kawai Y, Nishida N, Kojima K, Kawashima M, Aiba Y, Nagasaki M, Tokunaga K, Nakamura M
  • Organizer: American Society of Human Genetics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 日本人原発性胆汁性胆管炎の疾患感受性遺伝子POU2AF1、PRKCBの役割の検討 (2018)
  • Author(s): 相葉佳洋、原田憲一、伊東正博、人見祐基、植野和子、小森敦正、八橋弘、長崎正朗、徳永勝士、中村稔
  • Organizer: 日本肝臓学会
• [Presentation] 日本人原発性胆汁性胆管炎（PBC）感受性遺伝子領域NFKB1/MANBAにおける機能的遺伝子多型（causal variant）の同定 (2018)
  • Author(s): 人見祐基、中村稔
  • Organizer: 日本肝臓学会
• [Presentation] 集団ゲノム配列解析による構造多型の探索 (2018)
  • Author(s): 河合洋介、三森隆広、植野和子、人見祐基、Garvais O、Seik SS、川嶋実苗、西田奈央、中村稔、長﨑正朗、徳永勝士
  • Organizer: 日本人類遺伝学会
• [Presentation] Identification of POGLUT1 as the effector gene in primary biliary cholangitis susceptibility locus chromosome 3q13.33 (2018)
  • Author(s): 人見祐基、植野和子、河合洋介、西田奈央、小島要、川嶋実苗、相葉佳洋、長崎正朗、徳永勝士、中村稔
  • Organizer: 日本人類遺伝学会
• [Presentation] Identification of POGLUT1 as the effector gene in human primary biliary cholangitis (PBC) susceptibility locus chromosome 3q13.33 (2018)
  • Author(s): 人見祐基、相葉佳洋、中村稔
  • Organizer: 日本免疫学会
• [Presentation] 日本人の5塩基短鎖重複反復配列のプロファイルと高解像度の反復配列タイピングの検証 (2018)
  • Author(s): 齋藤真梨恵、平田智士、小島要、三沢計治、三森隆広、Gervais O、河合洋介、人見祐基、徳永勝士、中村稔、長﨑正朗
  • Organizer: 日本人類遺伝学会