ロングリードシーケンサーを用いた神経筋疾患の原因探索と病態解明

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K07907
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: 宮武 聡子 横浜市立大学, 附属病院, 講師 (50637890)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ロングリードシーケンサー / 神経筋疾患 / 脊髄小脳変性症

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、ショートリード次世代シーケンサーの“次の世代”と位置付けられるロングリードシーケンサーを用いて、ショートリードシーケンサーの弱点を補完する全ゲノム解析系を構築し、全エクソーム解析で未解決の神経筋疾患症例の遺伝学的原因を同定することを目的とする。
解析系を構築後、これまでに、脊髄小脳変性症46例について、PromethION nanopore sequencer (Oxford Nanopore Technologies)による全ゲノム解析を終え、順次データ解析を行っている。そこから、有意な所見を得たものについては、追加解析として、Pacbio Sequel System (Pacific Biosciences)、または、MinION/GridION nanopore sequencer (Oxford Nanopore Technologies)を用いて、ターゲットシーケンスを行っている。今年度までの成果として、脊髄小脳変性症の18例において、locusXに1Kb～25Kb程度のリピート伸長を検出し、リピート配列の全長を解読することができた。その結果、配列パターンが複数あることがわかった。また配列パターンの組み合わせと臨床症状の関連についても示唆的な知見を得た。リピート配列は従来法ではシーケンスが非常に困難な領域とされ、長いリピート伸長では全長配列の解読はほとんど行われてこなかった。この成果はこれまでのゲノム手法では検出できない知見であり、ゲノム医学としても、また臨床神経内科学としても有用な所見と考えられる。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の計画通り、集積した検体を使ったロングリード解析を行い、順次データ解析を行っている。脊髄小脳変性症の複数症例において、locuxXに有意な所見を検出し、適宜追加解析を行い所見の検証を行っている。

Strategy for Future Research Activity

LocusX関連脊髄小脳変性症については、追加解析を進め、また臨床所見の詳細の収集など行い、得られた所見の確定、整理を行い、成果発表に進みたい。
その他の脊髄小脳変性症については、ロングリード解析のデータ解析を継続したい。
集積している他の神経筋疾患については、順次ロングリード解析を行いたい。

Causes of Carryover

ロングリード解析を予定していた症例が全例終了していないため、それらについては次年度以降に行う予定である。

Research Products

• [Journal Article] De novo ATP1A3 variants cause polymicrogyria (2021)
  • Author(s): Miyatake S, Kato M, Kumamoto T, Hirose T, Koshimizu E, Matsui T, Takeuchi H, Doi H, Hamada K, Takahashi H, Tanaka F, Ogata K, Ohtaka-Maruyama C, Matsumoto N, et al.
  • Journal Title: Sci Adv. Volume: 24 Pages: -
  • DOI: 10.1126/sciadv.abd2368
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] OTUD5 Variants Associated With X-Linked Intellectual Disability and Congenital Malformation (2021)
  • Author(s): Saida K, Fukuda T, Scott DA, Sengoku T, Ogata K, Nicosia A, Hernandez-Garcia A, Lalani SR, Azamian MS, Streff H, Liu P, Dai H, Mizuguchi T, Miyatake S, Asahina M, Ogata T, Miyake N, Matsumoto N.
  • Journal Title: Front Cell Dev Biol. Volume: 9 Pages: -
  • DOI: 10.3389/fcell.2021.631428
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Mutation-specific pathophysiological mechanisms define different neurodevelopmental disorders associated with SATB1 dysfunction (2021)
  • Author(s): den Hoed J, de Boer E, Voisin N, Dingemans AJM, Guex N, Wiel L, HB, Itai T, Jackson A, Matsumoto N, Mazel B, McWalter K, Meiner V, Mikati MA, Miyatake S, Mizuguchi T, Kleefstra T, Reymond A, Fisher SE, Vissers LELM et al.
  • Journal Title: Am J Hum Genet. Volume: 108 Pages: 346-356
  • DOI: 10.1016/j.ajhg.2021.01.007
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Pathogenic 12-kb copy-neutral inversion in syndromic intellectual disability identified by high-fidelity long-read sequencing (2021)
  • Author(s): Mizuguchi T, Okamoto N, Yanagihara K, Miyatake S, Uchiyama Y, Tsuchida N, Hamanaka K, Fujita A, Miyake N, Matsumoto N.
  • Journal Title: Genomics Volume: 113 Pages: 1044-1053
  • DOI: 10.1016/j.ygeno.2020.10.038
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Efficient detection of copy-number variations using exome data: Batch- and sex-based analyses (2021)
  • Author(s): Uchiyama Y, Yamaguchi D, Iwama K, Miyatake S, Matsumoto N et al.
  • Journal Title: Hum Mutat Volume: 42 Pages: 50-65
  • DOI: 10.1002/humu.24129
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] De novo variants in CELF2 that disrupt the nuclear localization signal cause developmental and epileptic encephalopathy (2021)
  • Author(s): Itai T, Hamanaka K, Sasaki K, Saitsu H, Miyatake S, Matsumoto N et al.
  • Journal Title: Hum Mutat Volume: 42 Pages: 66-76
  • DOI: 10.1002/humu.24130
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A 2-year-old patient with a diffuse intrinsic pontine glioma and radiation-induced moyamoya syndrome (2020)
  • Author(s): Iizuka A, Shiba N, Shimosato Y, Yoshitomi M, Nakamura T, Miyatake S, Takano Y, Sasaki K, Takeuchi M, Murata H, Yamamoto T, Matsumoto N, Ito S.
  • Journal Title: Pediatr Blood Cancer Volume: 67 Pages: -
  • DOI: 10.1002/pbc.28618
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hemizygous FLNA variant in West syndrome without periventricular nodular heterotopia (2020)
  • Author(s): Hiromoto Y, Azuma Y, Suzuki Y, Hoshina M, Uchiyama Y, Mitsuhashi S, Miyatake S, Mizuguchi T, Takata A, Miyake N, Kato M, Matsumoto N.
  • Journal Title: Hum Genome Var Volume: 7 Pages: -
  • DOI: 10.1038/s41439-020-00131-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Clonazepam as an Effective Treatment for Epilepsy in a Female Patient with NEXMIF Mutation: Case Report (2020)
  • Author(s): Ogasawara M, Nakagawa E, Takeshita E, Hamanaka K, Miyatake S, Matsumoto N, Sasaki M.
  • Journal Title: Mol Syndromol Volume: 11 Pages: 232-237
  • DOI: 10.1159/000510172
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Clinical and genetic characteristics of patients with Doose syndrome (2020)
  • Author(s): Hinokuma N, Nakashima M, Asai H, Nakamura K, Itai T, Miyatake S, Saitsu H, Matsumoto N, Kato M et al.
  • Journal Title: Epilepsia Open Volume: 5 Pages: 442-450
  • DOI: 10.1002/epi4.12417
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Prenatal clinical manifestations in individuals with COL4A1/2 variants (2020)
  • Author(s): Itai T, Miyatake S, Taguri M, Nakashima M, Saitsu H, Matsumoto N et al.
  • Journal Title: J Med Genet Volume: 0 Pages: -
  • DOI: 10.1136/jmedgenet-2020-106896
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Effect of total callosotomy on KCNQ2-related intractable epilepsy (2020)
  • Author(s): Yamamoto A, Saito Y, Oyama Y, Watanabe Y, Ikeda A, Takayama R, Ikeda H, Takeshita S, Takumi I, Itai T, Miyatake S, Matsumoto N.
  • Journal Title: Brain Dev Volume: 42 Pages: 612-616
  • DOI: 10.1016/j.braindev.2020.05.005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] SCN3A-Related Neurodevelopmental Disorder: A Spectrum of Epilepsy and Brain Malformation (2020)
  • Author(s): Zaman T, Helbig KL, Clatot J, Fujiwara Y, Miyatake S, Ben-Zeev B, Helbig I, Matsumoto N, Kearney JA, Fry AE, Goldberg EM et al.
  • Journal Title: Ann Neurol Volume: 88 Pages: 348-362
  • DOI: 10.1002/ana.25809
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] De Novo Truncating Variants in the Last Exon of SEMA6B Cause Progressive Myoclonic Epilepsy (2020)
  • Author(s): Hamanaka K, Imagawa E, Koshimizu E, Miyatake S, Tohyama J, Yamagata T, Miyauchi A, Ekhilevitch N, Nakamura F, Kawashima T, Goshima Y, Mohamed AR, Ch'ng GS, Fujita A, Azuma Y, Yasuda K, Imamura S, Nakashima M, Saitsu H, Mitsuhashi S, Mizuguchi T, Takata A, Miyake N, Matsumoto N.
  • Journal Title: Am J Hum Genet Volume: 106 Pages: 549-558
  • DOI: 10.1016/j.ajhg.2020.02.011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Infantile macrocephaly and multiple subcutaneous lipomas diagnosed with PTEN hamartoma tumor syndrome: A case report (2020)
  • Author(s): Yotsumoto Y, Harada A, Tsugawa J, Ikura Y, Utsunomiya H, Miyatake S, Matsumoto N, Kanemura Y, Hashimoto-Tamaoki T.
  • Journal Title: Mol Clin Oncol Volume: 12 Pages: 329-335
  • DOI: 10.3892/mco.2020.1988
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Long-read sequencing identifies the pathogenic nucleotide repeat expansion in RFC1 in a Japanese case of CANVAS (2020)
  • Author(s): Nakamura H, Doi H, Mitsuhashi S, Miyatake S, Katoh K, Frith MC, Asano T, Kudo Y, Ikeda T, Kubota S, Kunii M, Kitazawa Y, Tada M, Okamoto M, Joki H, Takeuchi H, Matsumoto N, Tanaka F.
  • Journal Title: J Hum Genet. Volume: 65 Pages: 475-480
  • DOI: 10.1038/s10038-020-0733-y
  • Peer Reviewed
• [Presentation] The de novo hotspot variant in SCN3A cause polymicrogyria: report of patients and literature review (2020)
  • Author(s): Miyatake S， Kato M， Matsumoto M
  • Organizer: 第61回日本神経学会学術大会
• [Presentation] シンポジウム12:脳形成の新たな分子機構と小児神経疾患 イオンチャネルと脳形成異常 (2020)
  • Author(s): 宮武聡子
  • Organizer: 第62回日本小児神経学会学術集会
  • Invited
• [Presentation] ANKRD11 variants cause variable clinical features associated with KBG syndrome and Coffin-Siris-like syndrome (2020)
  • Author(s): Miyatake S
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第65回大会
  • Invited
• [Presentation] 教育セッション3「遺伝性疾患の分子生物学的理解」 (2020)
  • Author(s): 宮武聡子
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第65回大会
  • Invited