The elucidation of complicated genetic backgrounds and pathogenicity in patients with inherited primary arrhythmia syndromes caused by unknown etiology

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21H02888
• Research Institution: National Cardiovascular Center Research Institute
• Principal Investigator: 大野 聖子 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 部長 (20610025)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): ZANKOV DimitarP 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (20631295) ; 高山 幸一郎 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, リサーチフェロー (20816988) ; 牧山 武 京都大学, 医学研究科, 特定講師 (30528302) ; 相庭 武司 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 病院, 部長 (40574348) ; 福山 恵 滋賀医科大学, 医学部, 助教 (60625771) ; 加藤 浩一 滋賀医科大学, 医学部, 助教 (70736983) ; Wang Qi 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, リサーチフェロー (70756767) ; 園田 桂子 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 上級研究員 (90824417)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 遺伝性不整脈 / ゲノム構造多型

Outline of Annual Research Achievements

本研究では遺伝性不整脈とDNA構造多型との関連を明らかにすることを目的としている。
本年度は、新規の遺伝性不整脈患者255人のshort read sequencerを用いた構造多型の解析を実施するとともに、これまでに原因が解明されていない遺伝性不整脈患者のピックアップを行い、short read sequenceの結果からDNA構造多型の再解析を実施した。Short read sequenceでの解析により、48症例でMultiplex Ligation-dependent Probe Amplification（MLPA）でのスクリーニングが可能な遺伝子にDNA構造多型が疑われた。そこでMLPAを実施したところ、2名にKCNQ1のexon単位の欠失を認めた。また1名にKCNH2遺伝子の欠損を同定したが、この欠損はKCNH2のみならず、近隣の遺伝子の欠損を含めた100万塩基異常の欠損に至ることが判明し、今後Long read sequencerを用いて欠損範囲を同定予定である。またこの症例は心臓のみならず精神神経症状も呈していたため、これらの病態と欠損範囲との関連を明らかにしていく。1名にはMLPAの対象遺伝子として含まれていないSLC8A1に重複が疑われた。重複を確定するため、Long read sequenceを実施した。その結果1,112,422塩基の重複を確認できた。また重複配列が近隣に挿入されていると予想されたため、スクリーニング用のPCRプライマーを設計したところ、重複保持者にのみ異常なバンドが確認された。そこでこのスクリーニングシステムを用いて家族の解析を実施したところ、母親も発端者と同じ症状があり、同じ重複を保持していることが明らかになった。今後、母方の血縁者についてスクリーニングを実施する予定である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

遺伝性不整脈の新規患者255人に加え、約100名の既存の患者についてDNA構造多型の解析を実施した、その結果、4名に構造多型を同定し、1名にはMLPA法では確認が難しいSLC8A1に重複が疑われた。そこでNanopore シークエンサーを用いてLong read sequenceを実施したところ、100万塩基を超える重複を同定することができた。SLC8A1はナトリウムカルシウム交換輸送体をコードする遺伝子で、不整脈との関連が指摘されている遺伝子であり、新規病態の原因となる可能性がある。

Strategy for Future Research Activity

今年度も引き続き新規遺伝性不整脈患者（200名程度を予定）のスクリーニングをshort read sequencerを用いて実施し、DNA構造多型の有無についても解析を実施する。またSLC8A1の重複が同定された患者は心室期外収縮が多発し、失神の既往があったた。この重複を保持している家系の調査を実施し、SLC8A1重複と疾患との関連を明らかにする。KCNH2が欠損し、精神神経症状を呈していた症例については、欠損している遺伝子と病態との関連を明らかにする。

Research Products

• [Journal Article] School-based routine screenings of electrocardiograms for the diagnosis of long QT syndrome (2022)
  • Author(s): Fukuyama Megumi、Horie Minoru、Aoki Hisaaki、Ozawa Junichi、Kato Koichi、Sawayama Yuichi、Tanaka-Mizuno Sachiko、Makiyama Takeru、Yoshinaga Masao、Nakagawa Yoshihisa、Ohno Seiko
  • Journal Title: EP Europace Volume: 24 Pages: 1496～1503
  • DOI: 10.1093/europace/euab320
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Association Between Deleterious SCN5A Variants and Ventricular Septal Defect in Young Patients With Brugada Syndrome (2022)
  • Author(s): Suzuki Keisuke、Sonoda Keiko、Aoki Hisaaki、Nakamura Yuko、Watanabe Seiichi、Yoshida Yoko、Hoshino Kenji、Ozawa Junichi、Imamura Tomohiko、Aiba Takeshi、Kato Koichi、Makiyama Takeru、Kusano Kengo、Horie Minoru、Ohno Seiko
  • Journal Title: JACC: Clinical Electrophysiology Volume: 8 Pages: 297～305
  • DOI: 10.1016/j.jacep.2022.01.007
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Impact of cascade screening for catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia type 1 (2022)
  • Author(s): Shimamoto, K. Ohno, S. Kato, K. Takayama, K. Sonoda, K. Fukuyama, M. Makiyama, T. Okamura, S. Asakura, K. Imanishi, N. Kato, Y. Sakaguchi, H. Kamakura, T. Wada, M. Yamagata, K. Ishibashi, K. Inoue, Y. Miyamoto, K. Nagase, S. Kusano, K. Horie, M. Aiba, T.
  • Journal Title: Heart Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1136/heartjnl-2021-320220
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An International Multicenter Cohort Study on β-Blockers for the Treatment of Symptomatic Children With Catecholaminergic Polymorphic Ventricular Tachycardia (2022)
  • Author(s): Peltenburg, P. J. Kallas, D. Bos, J. M. Lieve, K. V. V. Franciosi, S. Roston, T. M. Denjoy, I. Sorensen, K. B. Ohno, S. Shimizu, W. Horie, M. Leenhardt, A. Ackerman, M. J. Sanatani, S. van der Werf, C. Wilde, A. A. M.
  • Journal Title: Circulation Volume: 145 Pages: 333～344
  • DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.121.056018
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Loss-of-function mutations in cardiac ryanodine receptor channel cause various types of arrhythmias including long QT syndrome (2021)
  • Author(s): Hirose Sayako、Murayama Takashi、Tetsuo Naoyuki、Hoshiai Minako、Kise Hiroaki、Yoshinaga Masao、Aoki Hisaaki、Fukuyama Megumi、Wuriyanghai Yimin、Wada Yuko、Kato Koichi、Makiyama Takeru、Kimura Takeshi、Sakurai Takashi、Horie Minoru、Kurebayashi Nagomi、Ohno Seiko
  • Journal Title: EP Europace Volume: 24 Pages: 497～510
  • DOI: 10.1093/europace/euab250
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Long-Read Sequence Confirmed a Large Deletion Including <i>MYH6</i> and <i>MYH7</i> in an Infant of Atrial Septal Defect and Atrial Arrhythmias (2021)
  • Author(s): Sonoda Keiko、Ishihara Haruko、Sakazaki Hisanori、Suzuki Tsugutoshi、Horie Minoru、Ohno Seiko
  • Journal Title: Circulation: Genomic and Precision Medicine Volume: 14 Pages: e003223
  • DOI: 10.1161/CIRCGEN.120.003223
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enhancing rare variant interpretation in inherited arrhythmias through quantitative analysis of consortium disease cohorts and population controls (2021)
  • Author(s): Walsh, R. Lahrouchi, N. Tadros, R. Kyndt, F. Glinge, C. Postema, P. G. Amin, A. S. Nannenberg, E. A. Ware, J. S. Makita, N. Schwartz, P. J. Shimizu, W. Aiba, T. Schott, J. J. Redon, R. Ohno, S. Probst, V. Behr, E. R. Barc, J. Bezzina, C. R.
  • Journal Title: Genetics in Medicine Volume: 23 Pages: 47～58
  • DOI: 10.1038/s41436-020-00946-5
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Estimating the Posttest Probability of Long QT Syndrome Diagnosis for Rare <i>KCNH2</i> Variants (2021)
  • Author(s): Kozek, K. Wada, Y. Sala, L. Denjoy, I. Egly, C. O'Neill, M. J. Aiba, T. Shimizu, W. Makita, N. Ishikawa, T. Crotti, L. Spazzolini, C. Kotta, M. C. Ohno, S. Blume, J. D. Extramiana, F. Schwartz, P. J. Horie, M. Kroncke, B. M.
  • Journal Title: Circulation: Genomic and Precision Medicine Volume: 14 Pages: e003289
  • DOI: 10.1161/CIRCGEN.120.003289
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Arrhythmogenic Right Ventricular Cardiomyopathy (2021)
  • Author(s): Ohno S
  • Organizer: European Heart Rhythm Association Meeting 2021
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] An Update on the Diagnosis and Management of Catecholaminergic Polymorphic Ventricular Tachycardia (2021)
  • Author(s): Ohno S
  • Organizer: Korean Heart Rhythm Society Meeting 2021
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Human-specific desmoglein 2 mutations in mice models of arrythmogenic right ventricular cardiomyopathy reproduce patients' phenotype (2021)
  • Author(s): Zankov DP, Ohno S
  • Organizer: European Heart Rhythm Association Meeting 2021
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Early onset of heart failure in Japanese ARVC patients with pathogenic desmosomal gene variants (2021)
  • Author(s): Sonoda K, Nagase S, Aiba T, Fukuyama M, Kato K, Kusano K, Horie M, Ohno S
  • Organizer: European Society of Cardiology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] How to Utilize the Genetic Information in Arrhythmogenic Right Ventricular Cardiomyopathy (2021)
  • Author(s): Ohno S
  • Organizer: 第85回日本循環器学会学術集会
  • Invited
• [Presentation] 特発性心筋症の遺伝学的検査に基づいた治療戦略 (2021)
  • Author(s): 大野聖子
  • Organizer: 第25回日本心不全学会
  • Invited
• [Presentation] 日本人カテコラミン誘発多形性心室頻拍患者における遺伝子変異頻度とその特徴 (2021)
  • Author(s): 大野 聖子、園田 桂子、福山 恵、加藤 浩一、堀江 稔.
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第66回大会
• [Presentation] 小児不整脈原性右室心筋症患者をいかに早期に診断するか (2021)
  • Author(s): 大野聖子、園田桂子
  • Organizer: 第25回小児心電学会