Comprehensive analysis of of aberrant gene expression in mitochondrial disorders

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H03624
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 岡崎 康司 順天堂大学, 大学院医学研究科, 教授 (80280733)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木下 善仁 近畿大学, 理工学部, 講師 (20634398) ; Wu Yibo 国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, 上級研究員 (50811618) [Withdrawn]
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ミトコンドリア病 / 全ゲノム解析 / RNAシーケンス / プロテオーム / マルチオミクス

Outline of Annual Research Achievements

ミトコンドリア病はミトコンドリア機能異常を呈する疾患の総称であるが、現在国の定める指定難病あるいは小児慢性特定疾患となっている。現在までに、400を超える遺伝子に原因変異がみつかっている。研究代表者・岡崎らは、これまでに日本国内で最大規模のミトコンドリア病の臨床診断と疾患ゲノム解析に取り組んできた。これまで遺伝子エクソン領域をターゲットとした全エクソーム解析を中心として遺伝子解析を進めてきたが、全エクソーム解析では解決できない症例が多く残っていた。そこで本研究では、RNAシーケンシング、全ゲノム解析、プロテオーム解析の多階層オミクス技術を用い、原因解明に取り組んだ。ドイツの共同研究グループが開発したDROPというRNA-seqの解析ソフトウェアをパイプラインに導入し、効率的な原因同定の環境整備を行った。この結果、WGSとRNAseq、プロテオームの解析から、これまでの解析では同定することができなかった複数の新規変異を見出すことに成功した。今回同定された欠失の多くは、レトロトランスポゾンのSINEの一種であるAlu配列などを介して生じるものであることを見出した。また、RNA-seqの解析からスプライシング異常を生じる遺伝子異常も複数明らかにした。最終的にNDUFV2およびNFU1という遺伝子に、Alu配列を介して生じる新規の欠失を同定し、論文報告することができた。これ以外の新規遺伝子異常についてもこの研究を通じて、原因特定に結び付けたことで、診断率の向上を実現することができた。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] The Royal Children's Hospital Melbourne/Monash University(オーストラリア)
  • Country Name: AUSTRALIA
  • Counterpart Institution: The Royal Children's Hospital Melbourne/Monash University
• [Int'l Joint Research] Helmholtz Zentrum Munchen/Technical University of Munich(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: Helmholtz Zentrum Munchen/Technical University of Munich
• [Journal Article] Clinical implementation of RNA sequencing for Mendelian disease diagnostics (2022)
  • Author(s): Yepez VA, Gusic M, Kopajtich R, Mertes C, Smith NH, Alston CL, Ban R, Beblo S, Berutti R, Blessing H, Ciara E, Distelmaier F, Freisinger P, Haberle J, Hayflick SJ, Hempel M, Itkis YS, Kishita Y, Okazaki Y et al.
  • Journal Title: Genome Medicine Volume: 14 Pages: 38
  • DOI: 10.1186/s13073-022-01019-9
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Development of Leigh syndrome with a high probability of cardiac manifestations in infantile-onset patients with m.14453G?>?A (2022)
  • Author(s): Shimura M, Onuki T, Sugiyama Y, Matsuhashi T, Ebihara T, Fushimi T, Tajika M, Ichimoto K, Matsunaga A, Tsuruoka T, Nitta KR, Imai-Okazaki A, Yatsuka Y, Kishita Y, Ohtake A, Okazaki Y, Murayama K.
  • Journal Title: Mitochondrion Volume: 63 Pages: 1～8
  • DOI: 10.1016/j.mito.2021.12.005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Valine metabolites analysis in ECHS1 deficiency (2021)
  • Author(s): Kuwajima M, Kojima K, Osaka H, Hamada Y, Jimbo E, Watanabe M, Aoki S, Sato-Shirai I, Ichimoto K, Fushimi T, Murayama K, Ohtake A, Kohda M, Kishita Y, Yatsuka Y, Uchino S, Mimaki M, Miyake N, Matsumoto N, Okazaki Y, Ogata T, Yamagata T, Muramatsu K.
  • Journal Title: Molecular Genetics and Metabolism Reports Volume: 29 Pages: 100809～100809
  • DOI: 10.1016/j.ymgmr.2021.100809
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Neonatal-onset mitochondrial disease: clinical features, molecular diagnosis and prognosis (2021)
  • Author(s): Ebihara T, Nagatomo T, Sugiyama Y, Tsuruoka T, Osone Y, Shimura M, Tajika M, Matsuhashi T, Ichimoto K, Matsunaga A, Akiyama N, Ogawa-Tominaga M, Yatsuka Y, Nitta KR, Kishita Y, Fushimi T, Imai-Okazaki A, Ohtake A, Okazaki Y, Murayama K.
  • Journal Title: Archives of Disease in Childhood - Fetal and Neonatal Edition Volume: 107 Pages: 329～334
  • DOI: 10.1136/archdischild-2021-321633
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genome sequencing and RNA‐seq analyses of mitochondrial complex I deficiency revealed <i>Alu</i> insertion‐mediated deletion in <i>NDUFV2</i> (2021)
  • Author(s): Kishita Y, Shimura M, Kohda M, Fushimi T, Nitta KR, Yatsuka Y, Hirose S, Ideguchi H, Ohtake A, Murayama K, Okazaki Y.
  • Journal Title: Human Mutation Volume: 42 Pages: 1422～1428
  • DOI: 10.1002/humu.24274
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Long-term prognosis and genetic background of cardiomyopathy in 223 pediatric mitochondrial disease patients (2021)
  • Author(s): Imai-Okazaki A, Matsunaga A, Yatsuka Y, Nitta KR, Kishita Y, Sugiura A, Sugiyama Y, Fushimi T, Shimura M, Ichimoto K, Tajika M, Ogawa-Tominaga M, Ebihara T, Matsuhashi T, Tsuruoka T, Kohda M, Hirata T, Harashima H, Nojiri S, Takeda A, Nakaya A, Kogaki S, Sakata Y, Ohtake A, Murayama K, Okazaki Y.
  • Journal Title: International Journal of Cardiology Volume: 341 Pages: 48～55
  • DOI: 10.1016/j.ijcard.2021.06.042
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A high mutation load of m.14597A&gt;G in MT-ND6 causes Leigh syndrome (2021)
  • Author(s): Kishita Y, Ishikawa K, Nakada K, Hayashi JI, Fushimi T, Shimura M, Kohda M, Ohtake A, Murayama K, Okazaki Y.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 11 Pages: 11123
  • DOI: 10.1038/s41598-021-90196-5
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ミトコンドリア病の網羅的遺伝子解析 (2021)
  • Author(s): 岡﨑康司
  • Organizer: 138回特別集談会、北海道大学大学院医学研究院 生殖・発達医学分野 小児科学教室
  • Invited
• [Presentation] 小児ミトコンドリア病223症例における長期予後および遺伝学的背景に関する検討 (2021)
  • Author(s): 岡崎 敦子、松永 綾子、八塚 由紀子、 新田 和広、木下 善仁、杉浦 歩、 杉山 洋平、 伏見 拓矢、志村 優、 市本 景子、田鹿 牧子、 海老原 知博、 松橋 徹郎、鶴岡 智子、 原嶋 宏子、 野尻 宗子、中谷 明弘、大竹 明、村山 圭、 岡崎 康司
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第66回大会 第28回日本遺伝子診療学会大会 合同開催
• [Presentation] 新規のATAD3A複合ヘテロ接合性欠損による重度の脊髄低形成症 (2021)
  • Author(s): 海老原 知博、長友 太郎、鶴岡 智子、 成毛 有紀、 Lim Sze Chern、八塚 由紀子、 木下 善仁、伏見 拓矢、大竹 明、 岡崎 康司、村山 圭
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第66回大会 第28回日本遺伝子診療学会大会 合同開催
• [Presentation] ミトコンドリア呼吸鎖 I欠損患者症のマルチオミクス解析から明らかになったAluを介したNDUFV2遺伝子の欠損 (2021)
  • Author(s): 木下 善仁、志村 優、神田 将和、伏見 拓矢、新田 和広、八塚 由紀子、大竹 明、村 山 圭、岡崎 康司
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第66回大会 第28回日本遺伝子診療学会大会 合同開催
• [Presentation] NDUFA8のホモ接合型バリアントは発達遅滞、小頭症、てんかんを合併するミトコンドリア病を引き起こす (2021)
  • Author(s): 八塚 由紀子、木下 善仁、 Luke E. Formosa、志村 優、野崎 章仁、藤井 達哉、 新田 和広、大竹 明、村山 圭 、 Michael T. Ryan、岡 崎 康司
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第66回大会 第28回日本遺伝子診療学会大会 合同開催
• [Presentation] Comprehensive functional annotation of Japanese specific VUS in mitochondrial disease (2021)
  • Author(s): Ayumu Sugiura, Yoshihito Kishita, Tetsuro Matsuhashi, Masaru Shimura, Takanori Onuki, Tomohiro Ebihara, Kazuhiro Nitta, Atsuko Imai-Okazaki, Yukiko Yatsuka, Noriko Ichino, Takuya Fushimi, Kokoro Ozaki, Yuma Yamada, Hideyoshi Harashima, Akira Ohtake, Kei Murayama, Yasushi Okazaki
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第66回大会、第28回日本遺伝子診療学会大会 合同開催
• [Presentation] Research and Diagnosis of mitochondrial cardiomyopathy in Japan Mitochondrial Medicine (2021)
  • Author(s): 岡﨑康司
  • Organizer: Workshop Beijing 2021,Web meeting, Beijing Children’s hospital, Capital Medical University
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ミトコンドリア機能関連遺伝子のVUSに対する網羅的な機能的アノテーション (2021)
  • Author(s): 杉浦 歩、木下 善仁、松橋 徹郎、志村 優、小貫 孝則、海老原 知博、新田 和広、岡﨑 敦子、八塚 由紀子、市野 紀子、伏見 拓矢、尾崎 心、山田 勇磨、原島 秀吉、大竹 明、村山 圭、岡﨑康司
  • Organizer: 第44回日本分子生物学会年会、パシフィコ横浜
• [Presentation] ミトコンドリア機能関連遺伝子のVUSに対する網羅的な機能的アノテーション (2021)
  • Author(s): 杉浦 歩 、木下 善仁、松橋 徹郎、志村 優、小貫 孝則、海老原 知博、新田 和広、岡﨑 敦子 、八塚 由紀子、市野 紀子、伏見 拓矢、 尾崎 心、山田 勇磨、 原島 秀吉、大竹 明 、村山 圭、岡﨑 康司
  • Organizer: 日本ミトコンドリア学会年会第20回
• [Presentation] 発現解析を基にしたミトコンドリア疾患原因同定 (2021)
  • Author(s): 長滝谷 芳恵 、新田 和広、大竹 明、村山 圭、岡﨑 康司、木下 善仁
  • Organizer: 第20回日本ミトコンドリア学会年会
• [Presentation] マルチオミクス解析から明らかにしたミトコンドリア病の原因 (2021)
  • Author(s): 木下 善仁、新田 和広、大竹 明、村山 圭、岡﨑 康司
  • Organizer: 第20回日本ミトコンドリア学会年会
• [Presentation] ミトコンドリア病の遺伝子解析と治療への展開 (2021)
  • Author(s): 岡﨑康司
  • Organizer: 日本ミトコンドリア学会年会第20回
  • Invited
• [Presentation] ミトコンドリア病のゲノム解析と治療への展開 (2021)
  • Author(s): 岡﨑康司
  • Organizer: ゲノム創薬・創発フォーラム 第９回シンポジウム「ミトコンドリアの機能と疾患から創薬を探る」
  • Invited
• [Presentation] Genetic diagnosis of mitocohondrial cardiomyopathy and therapeutic approach to mtiochondrial disease (2021)
  • Author(s): 岡﨑康司
  • Organizer: 第86回日本循環器学会学術集会
  • Invited
• [Remarks] 小児ミトコンドリア心筋症の遺伝的基盤と長期予後に関する大規模調査報告
  • URL: https://www.juntendo.ac.jp/news/20211005-01.html
• [Remarks] マルチオミクス解析によりミトコンドリア病未解決症例の原因を特定
  • URL: https://www.juntendo.ac.jp/news/20210903-02.html