Investigating the pathogenesis of bone marrow failure in children using single-cell gene expression analysis.

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K07819
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 成田 敦 名古屋大学, 医学部附属病院, 助教 (20625149)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村松 秀城 名古屋大学, 医学部附属病院, 講師 (00572570) ; 奥野 友介 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 教授 (00725533) ; 高橋 義行 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (40432273)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 骨髄不全症 / 再生不良性貧血 / 低形成骨髄異形成症候群 / 次世代シーケンサー / シングルセル遺伝子発現解析

Outline of Annual Research Achievements

小児骨髄不全症は骨髄低形成および汎血球減少を特徴とする稀な血液疾患であり、先天性と後天性に大別される。先天性にはFanconi貧血や先天性角化不全症などの遺伝性骨髄不全症が含まれる。後天性の小児骨髄不全の診断においては、再生不良性貧血とRefractory cytopenia of childhood (RCC) の鑑別が問題となる。RCCは骨髄異形成症候群の一病型とされ、再生不良性貧血とは形態学的に区別されるが、汎血球減少をきたし、免疫抑制療法が奏功する点については差異がなく，病態機構の異同については明らかになっていない。本研究の目的はRCCを含む小児骨髄不全の病態機構を解明することである。小児骨髄不全症252症例に対して形態学的診断を前方視的に検討した。AA、RCCおよびRCC-MLDの内訳はそれぞれ63例（25%）、131例（52％）、58例（23%）であり、AAとRCCでは治療成績に差はみられなかったが、RCC-MLDは診断時の染色体異常の出現率が高く、造血細胞移植における生着不全の発症率も高いことが示された。さらに、小児骨髄不全症患者160症例に対してターゲットシーケンスを実施し、21％に体細胞遺伝子変異を伴うクローン性造血の存在を確認した（未発表 データ）。複数例に観察された変異遺伝子はBCOR（12例）、PIGA（4例）であり、これらの遺伝子変異はAAおよびRCC症例においても検出されたが、造血器腫瘍の関連遺伝子であるTP53、CSF3R、U2AF1、SETBP1変異は、いずれもRCC-MLD患者においてのみ同定された。本研究の結果からはAAとRCCの病態には差異はないが、RCC-MLDは進行期MDSにより近い疾患概念であることが推測された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

検体の細胞数が少なく、シングルセル遺伝子発現の解析については条件検討中である。

Strategy for Future Research Activity

小児骨髄不全症における病態解明を目的として、AA、RCC、RCC-MLD患者、正常コントロールの造血前駆細胞（Lin-CD34+）とT細胞（CD3+）を用いたシングルセル遺伝子発現解析を実施する。小児骨髄不全症におけるTリンパ球と造血前駆細胞とのリガンド-レセプター関係を解析するため、CD 3陽性細胞をFACS sortingにより分取し、造血前駆細胞と1:1で混合したものをサンプルとして、Chromium Next GEM シングルセル3’キットv3.1を使用した GEM形成からライブラリを作成する。シーケンスはマクロジェン・ジャパンに外注し、Hiseq Xを用いて1サンプルあたり27万リードで読み取る。解析はSeurat, clusterProfiler, singleR, monocle3, STREAM, CellPhoneDBを使用する。

Causes of Carryover

条件検討のためシングルセル遺伝子発現解析が進まなかったため、次年度使用が生じた。令和6年度はシングルセル遺伝子発現解析等に使用する。

Research Products

• [Journal Article] Scoring system for diagnosis and pretreatment risk assessment of neuroblastoma using urinary biomarker combinations (2024)
  • Author(s): Amano Hizuru, Uchida Hiroo, Harada Kazuharu, Narita Atsushi, Fumino Shigehisa, et al.
  • Journal Title: Cancer Science Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1111/cas.16116
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A retrospective analysis of gene fusions and treatment outcomes in pediatric acute megakaryoblastic leukemia without Down syndrome (2024)
  • Author(s): Suzuki Kyogo、Hama Asahito、Okuno Yusuke、Xu Yinyan、Narita Atsushi、Yoshida Nao、Muramatsu Hideki、Nishio Nobuhiro、Kato Koji、Kojima Seiji、Yoo Keon Hee、Takahashi Yoshiyuki
  • Journal Title: Haematologica Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.3324/haematol.2023.283760
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Japanese retrospective study of non-tuberculous mycobacterial infection in children, adolescents, and young adult patients with hematologic-oncologic diseases (2023)
  • Author(s): Tsumura Y, Muramatsu H, Tetsuka N, Imaizumi T, Sato K, Inoue K, Motomura Y, Cho Y, Yamashita D, Sajiki D, Maemura R, Yamamori A, Imaya M, Wakamatsu M, Narita K, Kataoka S, Hamada M, Taniguchi R, Nishikawa E, Narita A, Nishio N, Kojima S, Hoshino Y, Takahashi Y.
  • Journal Title: Haematologica Volume: - Pages: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hematological abnormalities in Jacobsen syndrome: cytopenia of varying severities and morphological abnormalities in peripheral blood and bone marrow. (2023)
  • Author(s): Yamashita D, Muramatsu H, Narita A, Wakamatsu M, Tsumura Y, Sajiki D, Maemura R, Yamamori A, Imaya M, Narita K, Kataoka S, Taniguchi R, Nishio N, Okuno Y, Fujita N, Koh K, Umeda K, Morihana E, Iwafuchi H, Ito M, Kojima S, Hama A, Takahashi Y.
  • Journal Title: Haematologica Volume: 108 Pages: 3438-3443
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Clinical and molecular features of CBL-mutated juvenile myelomonocytic leukemia (2023)
  • Author(s): Yoshida T, Muramatsu H, Wakamatsu M, Sajiki D, Murakami N, Kitazawa H, Okamoto Y, Taniguchi R, Kataoka S, Narita A, Hama A, Okuno Y, Takahashi Y.
  • Journal Title: Haematologica Volume: 108 Pages: 3115-3119
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 特集 子どもの検査値の判断に迷ったら 4章 血液一般検査 ５.骨髄検査 (2023)
  • Author(s): 成田 敦
  • Journal Title: 小児科 Volume: 64 Pages: 1432～1436
  • DOI: 10.18888/sh.0000002833
• [Presentation] 小児SOS/VODに対する体外式超音波検査のスコア（HokuUS-10）の有用性 (2024)
  • Author(s): 成田 敦、前村 遼、山下大紀、佐治木大知、津村悠介、山森彩子、若松学、成田幸太郎、片岡伸介、島崎紀子、村松秀城、高橋義行
  • Organizer: 第46回日本造血・免疫細胞療法学会
• [Presentation] Hematopoietic cell transplantation for inherited bone marrow failure syndromes (2023)
  • Author(s): Atsushi Narita
  • Organizer: 第65回日本造血細胞移植学会総会
  • Invited
• [Presentation] Genetic characterization of idiopathic bone marrow failures in children (2023)
  • Author(s): Atsushi Narita, Hideki Muramatsu, Manabu Wakamatsu, Yusuke Okuno, Daiki Yamashita, Daichi Sajiki, Ryo Maemura, Yusuke Tsumura, Ayako Yamamori, Kotaro Narita, Shinsuke Kataoka, Noriko Shimazaki, Nobuhiro Nishio, Motoharu Hamada, Hideto Iwafuchi, Masafumi Ito, Asahito Hama, Seiji Kojima, Yoshiyuki Takahashi
  • Organizer: 第85回 日本血液学会学術集会
• [Presentation] Short telomeres before transplant are associated with graft failure following hematopoietic cell transplant for children with aplastic anemia (2023)
  • Author(s): Atsushi Narita, Hideki Muramatsu, Masayuki Imaya, Daiki Yamashita, Daichi Sajiki, Ryo Maemura, Yusuke Tsumura, Ayako Yamamori, Manabu Wakamatsu, Kotaro Narita, Shinsuke Kataoka, Rieko Taniguchi, Nobuhiro Nishio, Yoshiyuki Takahashi
  • Organizer: 49th Annual Meeting of the EBMT
  • Int'l Joint Research