ＨＲＭ法と次世代シークエンサーによる早期発症てんかん性脳症の新規病因遺伝子同定

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 24591500
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 加藤 光広 山形大学, 医学部, 講師 (10292434)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 信也 山形大学, 医学部, 医員 (20536958) ; 菊池 貴洋 山形大学, 医学部, 医員 (00594300) ; 中村 和幸 山形大学, 医学部, 医員 (20436215)
• Keywords: てんかん / 大田原症候群 / イオンチャネル / SCN2A / 遺伝子

Research Abstract

早期発症てんかん性脳症(EOEE)は、乳幼児期に発症し頻回のてんかん発作に伴い知能障害や運動障害をきたす難治性疾患であり、新生児期発症の大田原症候群や乳児期発症のウエスト症候群が代表的な疾患である。予後が良好な家族性の特発性てんかんについてはイオンチャネルの遺伝子変異が数多く同定されたが、EOEEは孤発例が多く原因解析は進んでいなかった。我々は、ARXが、脳形成異常とウエスト症候群、大田原症候群の原因遺伝子であることを明らかにし、さらに大田原症候群の原因としてSTXBP1を同定した。しかし原因不明例もまだ多い。本研究では、最近の遺伝子解析技術であるHRM（高感度融解曲線分析）法による既知遺伝子のハイスループット変異スクリーニングと次世代シークエンサーによる網羅的解析を組み合わせた新規原因遺伝子の同定と効率的な遺伝子診断システムの構築を目的とする。
昨年度は、HRM法やSanger法によってARX変異とSTXBP1変異を除外した大田原症候群12例に対し次世代シークエンサーを用いた全エクソームシークエンス(WES)を行い、3例にKCNQ2のミスセンス変異を同定した。今年度は、EOEE328例の解析(HRM287例、WESのみ6例、HRMとWES35例）を行い、大田原症候群9例、West症候群1例、分類不能5例にSCN2A変異を同定し、SCN2A変異がEOEEを引き起こすことを明らかにした。
SCN2Aは電位依存性ナトリウムチャネルNavα1.2を構成し、2004年に1歳発症のEOEE1例と良性家族性新生児乳児痙攣8家系で変異が報告され、主に良性てんかんの原因と考えられていた。本研究によって、SCN2Aは大田原症候群の第四の原因遺伝子であり、良性てんかんとてんかん性脳症の原因が共通することを明らかにした。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

本研究計画は、研究年度全体を通してI.症例集積・臨床情報解析を行い、平成25年度にはIII.次世代シークエンサーによる新規病因候補遺伝子の選定とIV.病因候補遺伝子の変異スクリーニングを行うことであった。
I.症例集積・臨床情報解析：年間50例の集積を目標とし、76例（大田原症候群8例、ウエスト症候群27例、その他41例）のDNAと臨床情報が集積された。
III.次世代シークエンサーによる新規病因候補遺伝子の選定：早期発症てんかん性脳症の原因遺伝子を新たに一つ以上同定することを目標とした。大田原症候群の第4の原因遺伝子としてSCN2Aを新たに同定し、昨年度のKCNQ2とあわせて２つを同定し、目標以上に達成された。
IV.病因候補遺伝子の変異スクリーニング：上記III.の次世代シークエンサーで同定されたSCN2Aの変異スクリーニングを287例に行い、9例でSCN2A変異を同定し、目標は達成された。

Strategy for Future Research Activity

症例を増やして次世代シークエンサーによる網羅的な遺伝子解析を引き続き行ない、新規病因遺伝子を同定する。症例集積は当初の計画以上に進展しており問題はない。
KCNQ2, SCN2A以外の既知遺伝子は当初計画した７個の遺伝子以外にも、昨年度、乳児移動性部分てんかんの原因遺伝子としてKCNT1が同定されるなど、20個異常の候補遺伝子が存在する。HRM法は少ない遺伝子数を調べるには費用対効果の高い遺伝子変異スクリーニング法であるが、調べるエクソン数に比例して、費用と労力が増加してしまう。次世代シークエンサーの解析費用は急速に低下しており、選択した数十個の候補遺伝子のみを解析するカスタムキャプチャー法では、多数検体の一括処理を行うことができるため、遺伝子（もしくはエクソン）１個あたりの費用対効果はHRM法をしのぐようになりつつある。その一方、全エクソーム解析の費用も低下し、カスタムキャプチャー法との費用対効果比は急速に改善している。次年度は次世代シークエンサーによる全エクソーム解析を併用して網羅的な変異スクリーニングを行う予定である。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

旅費を節約した結果、差額が生じた。
発表等で旅費に充当する。

Research Products

• [Journal Article] Clinical spectrum of SCN2A mutations expanding to Ohtahara syndrome. (2013)
  • Author(s): Nakamura K, Kato M, Osaka H, Yamashita S, Nakagawa E, et al.
  • Journal Title: Neurology Volume: 81 Pages: 992-998
  • DOI: 10.1212/WNL.0b013e3182a43e57
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] De novo mutations in SLC35A2 encoding a UDP-galactose transporter cause early-onset epileptic encephalopathy. (2013)
  • Author(s): Kodera, H. Nakamura, K. Osaka, H. Maegaki, Y. Haginoya, K. Mizumoto, S. Kato, M. Okamoto, N. Iai, M. Kondo, Y. Nishiyama, K. Tsurusaki, Y. Nakashima, M. Miyake, N. Hayasaka, K. Sugahara, K. Yuasa, I. Wada, Y. Matsumoto, N. Saitsu, H.
  • Journal Title: Hum Mutat Volume: 34 Pages: 1708-1711
  • DOI: 10.1002/humu.22446
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Clinical spectrum of early onset epileptic encephalopathies caused by KCNQ2 mutation. (2013)
  • Author(s): Kato, M. Yamagata, T. Kubota, M. Arai, H. Yamashita, S. Nakagawa, T. Fujii, T. Sugai, K. Imai, K. Uster, T. Chitayat, D. Weiss, S. Kashii, H. Kusano, R. Matsumoto, A. Nakamura, K. Oyazato, Y. Maeno, M. Nishiyama, K. Kodera, H. Nakashima, M. Tsurusaki, Y. Miyake, N. Saito, K. Hayasaka, K. Matsumoto, N. Saitsu, H.
  • Journal Title: Epilepsia Volume: 54 Pages: 1282-1287
  • DOI: 10.1111/epi.12200
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Targeted capture and sequencing for detection of mutations causing early onset epileptic encephalopathy. (2013)
  • Author(s): Kodera, H. Kato, M. Nord, A. S. Walsh, T. Lee, M. Yamanaka, G. Tohyama, J. Nakamura, K. Nakagawa, E. Ikeda, T. Ben-Zeev, B. Lev, D. Lerman-Sagie, T. Straussberg, R. Tanabe, S. Ueda, K. Amamoto, M. Ohta, S. Nonoda, Y. Nishiyama, K. Tsurusaki, Y. Nakashima, M. Miyake, N. Hayasaka, K. King, M. C. Matsumoto, N. Saitsu, H.
  • Journal Title: Epilepsia Volume: 54 Pages: 1262-1269
  • DOI: 10.1111/epi.12203
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Inherited GPI-anchor deficiencies caused by the hypomorphic mutations in PIGA gene: comparison to paroxysmal nocturnal hemogrobinuria. (2013)
  • Author(s): Murakami Y, Kato M, Saitsu H, Kikuchi K, Watanabe S, Iai M, Matsuura R, Takayama R, Ohba C, Hamano S, Osaka H, Hayasaka K, Matsumoto N, Kinoshita T
  • Organizer: 55th American Society of Hematology Annual Meeting and Exposition
  • Place of Presentation: Ernest N. Morial Convention Center, New Orleans, USA
  • Year and Date: 20131207-20131210
• [Presentation] Early-onset epileptic encephalopathies caused by PIGA gene mutation. (2013)
  • Author(s): Kato M, Saitsu H, Murakami Y, Kikuchi K, Watanabe S, Matsuura R, Takayama R, Hamano S, Kinoshita T, Hayasaka K, Matsumoto N
  • Organizer: American Epilepsy Society Annual Meeting 2013
  • Place of Presentation: Walter E. Washington Convention Center, Washington, D.C., USA
  • Year and Date: 20131206-20131210
• [Presentation] Clinical spectrum of SCN2A mutations expanding to Ohtahara syndrome: Involvement of chromosomal aberrations in patients with early epileptic encephalopathy. (2013)
  • Author(s): Nakamura K, Saitsu H, Kato M, Osaka H, Yamashita S, Nakagawa E, et al.
  • Organizer: 30th International Epilepsy Congress
  • Place of Presentation: Palais des congres de Montreal, Montreal, Canada
  • Year and Date: 20130623-20130627
• [Presentation] Phenotypic spectrum of SPTAN1 encephalopathy. (2013)
  • Author(s): Tohyama J, Akasaka N, Writzl K, Nonoda Y, Hamdan FF, Michaud JL, Osaka H, Shimono M, Kato M, Matsumoto N, Saitsu H.
  • Organizer: 30th International Epilepsy Congress
  • Place of Presentation: Palais des congres de Montreal, Montreal, Canada
  • Year and Date: 20130623-20130627