ヒトインプリンティング疾患発症を招く（エピ）遺伝学的機序の解明

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25253023
• Research Institution: Hamamatsu University School of Medicine
• Principal Investigator: 緒方 勤 浜松医科大学, 医学部, 教授 (40169173)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鏡 雅代 独立行政法人国立成育医療研究センター, その他部局等, その他 (70399484)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: インプリンティング / エピジェネティクス / ヒト疾患 / 発症機序 / メチル化

Outline of Annual Research Achievements

本年度における主たる成果は以下の通りである。
Kagami-Ogata症候群における詳細な臨床像の決定：われわれは、Kagami-Ogata症候群 (KOS14)と診断された日本人患者34例の包括的な臨床像解析を行い、すべての症状のうち、豊満な頬と口唇の突出を伴う特徴的顔貌と、coat hanger angleの増加を伴う胸郭低形成は本疾患に特異的かつ長期（10歳以上）観察される所見であった。
Silver-Russell症候群における第14染色体インプリンティング領域のエピ変異の同定：われわれは、Silver-Russell症候群と臨床診断された患者の包括的メチル化解析を行い、世界で初めて2例において第14染色体インプリンティング領域のエピ変異を同定した。これは、Silver-Russell症候群とTemple症候群が臨床的にオーバーラップすることを示す新しいデータである。
Silver-Russell症候群におけるCDKN1Cを含む第11染色体短腕遠位部重複の同定：われわれは、Netchineらが提唱したSilver-Russell症候群の診断基準を満足するが、骨格の左右非対称のない3例において、CDKN1Cを含む第11染色体短腕遠位部の重複を同定した。これは、CDKN1Cの重複が、既に報告されているCDKN1Cの軽度機能亢進変異同様、骨格の左右非対称のないSilver-Russell症候群のサブタイプを招くことを示唆する。
IMAGe症候群患者におけるCDKN1C変異の同定：われわれは、本邦におけるIMAGe症候群（子宮内発育遅滞、骨幹端異形成、副腎低形成、男児外性器異常）3例を解析し、2例においてCDKN1Cの機能亢進変異を同定した。そして、IMAGe症候群表現型がシルバーラッセル症候群の表現型を含むことを世界で初めて見出した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

第１に、われわれが長期にわたって研究してきた第14染色体父性ダイソミーおよびその類縁疾患が、European Network for Human Congenital Imprinting DisorderによりKagami-Ogata syndromeと命名され国際的疾患登録データベースであるOMIMにおいて#608149という番号が割り振られたことが挙げられる。これは、われわれが実施してきた第14染色体父性ダイソミーおよびその類縁疾患の発症機序の解明に加えて、同疾患の詳細な臨床像を決定したことから命名されたものであり、この成果は、2015年2月14日、午前10時のNHK全国ニュースで放送され、また、2015年3月4日の産経新聞朝刊と2015年3月6日の静岡新聞朝刊で報道された。これにより、日本人名のついた症候群名が正式に承認された。
第２に、IG-DMR, MEG3-DMR欠失症例におけるiPS細胞が作成され、そのメチル化パターンが、他のDMRのメチル化パターンと異なり、極めて初期の発生時期から高度のメチル化されていることが判明した。このような、微細欠失によるインプリンティング疾患を有する患者由来のiPS細胞作成は、過去に類がなく、きわめて情報価値の高いデータが得られると期待される。
第３に、シルバーラッセル症候群の新規発症機序として、第14染色体母性ダイソミーおよびその類縁疾患が存在すること、CDKN1Cを含む第11染色体短腕遠位部重複が身体左右非対称を欠くシルバーラッセル症候群を生じることを見出した。さらに、CDKN1Cの機能亢進変異に起因するIMAGe症候群3例を同定し、IMAGe症候群表現型がシルバーラッセル症候群の表現型を含むことを世界で初めて見出した。
以上から、本研究は順調に推移していると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

メチル化可変領域DMRの樹立機序の解明：われわれは、第14染色体インプリンティング領域のインプリンティングセンターとして作用するIG-DMRとMEG3-DMRを欠失した複数の患者からiPS細胞を樹立した。現在、このiPS細胞を神経に分化させ、メチル化状態の変化を解析中である。本年度は、この解析を継続し、DMRがどのように樹立されるかを明らかとする。
原因不明のインプリンティング疾患表現型陽性患者における疾患発症機序解明：第1に、われわれは、原因不明の成長障害患者を対象として、約500の遺伝子を対象とするtarget enrichment解析と包括的メチル化可変領域解析を進めている。現在、予想しなかった第６染色体や第20染色体母性ダイソミーなどが同定されている。本年度は、集積された全ての患者の解析を遂行する。第2に、既知の発症原因が特定しえなかったSilver-Russell症候群患者を対象として、第7染色体長腕SRS決定領域から発見された胎盤DMRのメチル化解析と周辺のインプリンティング遺伝子の変異解析を行う。第3に、われわれは、AS発症最少領域とPWSのインプリンティングセンター(IC)周辺配列が同時に欠失するとASを生じないという家系を見出している。そこで、胎盤細胞を用いてPWS-IC周辺配列の配列がクロマチン構造の変化あるいはこの周辺のtranscriptsの連続性を介してAS発症に影響している可能性を検討する。
Kagami-Ogata syndrome（鏡-緒方症候群）の発症機序と表現型の総括：本年2月、われわれが長期にわたって研究してきた第14染色体父性ダイソミーおよびその類縁疾患が、Kagami-Ogata syndromeと命名された。本年度は、現在までに同定した全ての患者の発症機序や臨床像を総括し、わが国初の先天奇形症候群の疾患像を樹立する。

Research Products

• [Journal Article] Epimutations of the IG-DMR and the MEG3-DMR at the 14q32.2 imprinted region in two patients with Silver-Russell syndrome-compatible phenotype. (2015)
  • Author(s): Kagami M, Mizuno S, Matsubara K, Nakabayashi K, Sano S, Fuke T, Fukami M, Ogata T
  • Journal Title: Eur J Hum Genet Volume: 23 Pages: 1488-1498
  • DOI: 10.1038/ejhg.2014.234
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Comprehensive clinical studies in 34 patients with molecularly defined UPD(14)pat and related conditions (Kagami-Ogata syndrome). (2015)
  • Author(s): Kagami M, Kurosawa K, Miyazaki O, Ishino F, Matsuoka K, Ogata T
  • Journal Title: Eur J Hum Genet Volume: 23 Pages: 1488-1498
  • DOI: 10.1038/ejhg.2015.13
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Copy-number variations in Y chromosomal azoospermia factor regions identified by multiplex ligation-dependent probe amplification . (2015)
  • Author(s): Saito K, Miyado M, Kobori Y, Tanaka Y, Ishikawa H, Yoshida A, Katsumi M, Saito H, Kubota T, Okada H, Ogata T, Fukami M
  • Journal Title: J Hum Genet Volume: 60 Pages: 127-131
  • DOI: 10.1038/jhg.2014.115. Epub 2015 Jan 8.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Novel splice site mutation in MAMLD1 in a patient with hypospadias. (2015)
  • Author(s): Igarashi M, Wada Y, Kojima Y, Miyado M, Nakamura M, Muroya K, Mizuno K, Hayashi Y, Nonomura K, Jofri K, Ogata T, Fukami M
  • Journal Title: Sex Dev Volume: 9 Pages: 130-135
  • DOI: 10.1159/000380842. 2015.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Hemodynamic assessment in a child with renovascular hypertension using time-resolved three-dimensional cine phase-contrast MRI (2015)
  • Author(s): Ishikawa T*, Takehara Y, Yamashita S, Iwashima S, Sugiyama M, Wakayama T, Johnson K, Wieben O, Sakahara H, Ogata T
  • Journal Title: J Magn Reson Imaging Volume: 41 (1) Pages: 165-168
  • DOI: 10.1002/jmri.24522
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A 45,X/46,XY DSD (Disorder of Sexual Development) case with an extremely uneven distribution of 46,XY cells between lymphocytes and gonads. (2015)
  • Author(s): Nomura R, Miyai K, Okada M, Kajiwara M, Ono M, Ogata T, Onishi I, Sato M, Sekine M, Akashi T, Mizutani S, Kashimada K
  • Journal Title: Clin Pediatr Endocrinol Volume: 24(1) Pages: 11-14
  • DOI: 10.1297/cpe.24.11
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Detecting copy number variations in whole exome sequencing data using exome hidden markov model - an expectation of “exome-first” approach. (2015)
  • Author(s): Miyatake S, Koshimizu E, Fujita A, Fukai R, Imagawa E, Ohba C, Kuki I, Makita Y, Ogata T, Nakashima M, Tsurusaki Y, Miyake N, Saitsu H, Matsumoto N
  • Journal Title: J Hum Genet Volume: 124 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1038/jhg.2014.124.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular basis of non-syndromic hypospadias: Systematic mutation screening and genome-wide copy-number analysis of 62 patients (2015)
  • Author(s): Kon M, Suzu ki E, Dung VC, Hasegawa Y, Mitsui T, Muroya K, Ueoka K, Igarashi N, Nagasaki K, Oto Y, Hamajima T, Yoshino K, Igarashi M, Kato-Fukui Y, Nakabayashi K, Hayashi K, Hata K, Matsubara Y, Moriya K, Ogata T, Nonomura K, Fukami M
  • Journal Title: Hum Reprod Volume: 30(3) Pages: 499-506
  • DOI: 10.1093/humrep/deu364
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] SOX3 overdosage permits normal sex development in females with random X inactivation (2015)
  • Author(s): Igarashi M, Mikami H, Katsumi M, Miyado M, Izumi Y, Ogata T, Fukami M
  • Journal Title: Sex Dev Volume: 3 Pages: 1
  • DOI: 10.1159/000377653
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Microhomology-Mediated Microduplication in the Y Chromosomal Azoospermia Factor a (AZFa) Region in a Male with Mild Asthenozoospermia (2015)
  • Author(s): Katsumi M, Ishikawa H, Tanaka Y, Saito K, Kobori Y, Okada H, Saito H, Nakabayashi K, Matsubara Y, Ogata T, Fukami M, Miyado M
  • Journal Title: Cytogenet Genome Res Volume: 3 Pages: 1
  • DOI: 10.1159/000377649
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Impact of a novel homozygous mutation in nicotinamide nucleotide transhydrogenase on mitochondrial DNA integrity in a case of familial glucocorticoid deficiency. (2015)
  • Author(s): 28.Fujisawa Y, Napoli E, Wong S, Song G, Yamaguchi R, Matsui T, Nagasaki K, Ogata T, Giulivi C
  • Journal Title: BBA Clinical (in press). Volume: 6(3) Pages: 71-78
  • DOI: 10.1016/j.bbacli.2014.12.003
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Lack of genomic rearrangements involving the aromatase gene CYP19A1 in breast cancer. (2014)
  • Author(s): Fukami M, Suzuki J, Nakabayashi K, Tsunashima R, Ogata T, Shozu M, Noguchi S
  • Journal Title: Breast Cancer Volume: 21 (3) Pages: 382-385
  • DOI: 10.1007/s12282-013-0471-5
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Aromatase excess syndrome in a family with upstream deletion of CYP19A1. (2014)
  • Author(s): Shihara D, Miyado M, Nakabayashi K, Shozu M, Nagasaki K, Ogata T, Fukami M
  • Journal Title: Clin Endocrinol Volume: 81(2) Pages: 314-316
  • DOI: 10.1111/cen.12329
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] IMAGe syndrome: clinical and genetic implications based on Iinvestigations in three Japanese patients. (2014)
  • Author(s): Kato F, Hamajima T, Hasegawa T, Amano N, Horikawa R, Nishimura G, Nakashima S, Fuke T, Sano S, Fukami M, Ogata T
  • Journal Title: Clin Endocrinol Volume: 80 (5) Pages: 706-713
  • DOI: 10.1111/cen.12379
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Genome-wide parent-of-origin DNA methylation analysis reveals the intricacies of the human imprintome and suggests a germline methylation independent establishment of imprinting (2014)
  • Author(s): Court F, Tayama C, Romanelli V, Martin-Trujillo A, Iglesias-Platas I, Okamura K, Sugahara N, Simon C, Moore H, Harness J, Keirstead H, Vicente Sanchez-Mut J, Kaneki E, Lapunzina P, Soejima H, Wake N, Esteller M, Ogata T, Hata K, Nakabayashi K, Monk D
  • Journal Title: Genome Res Volume: 24 (4) Pages: 554-569
  • DOI: 10.1101/gr.164913.113
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification and functional characterization of two novel NPR2 mutations in Japanese patients with short stature (2014)
  • Author(s): Amano N, Mukai T, Ito Y, Narumi S, Tanaka T, Yokoya S, Ogata T, Hasegawa T
  • Journal Title: J Clin Endocrinol Metab Volume: 99 (4) Pages: E713-718
  • DOI: 10.1210/jc.2013-3525
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] TBX1 mutation identified by exome sequencing in a Japanese family with 22q11.2 deletion syndrome-like craniofacial features and hypocalcemia. (2014)
  • Author(s): Ogata T*, Niihori T, Tanaka N, Kawai M, Nagashima T, Funayama R, Nakayama K, Nakashim S, Kato F, Fukami M, Aoki Y, Matsubara Y
  • Journal Title: PLoS One Volume: 9(3) Pages: e91598
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0091598
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A missense single-nucleotide polymorphism in the sialic acid acetyl esterase gene is associated with anti-PIT-1 antibody syndrome. (2014)
  • Author(s): Yamamoto M, Iguchi G, Bando H, Fukuoka H, Suda K, Takahashi M, Nishizawa H, Matsumoto R, Tojo K, Mokubo A, Ogata T, Takahashi Y
  • Journal Title: Endocr J Volume: 61 (6) Pages: 641-644
  • DOI: org/10.1507/endocrj
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Mutation Spectrum and Phenotypic Variation in Nine Patients with SOX2 abnormalities (2014)
  • Author(s): Suzuki J, Azuma N, Dateki S, Soneda S, Muroya K, Yamamoto Y, Saito R, Sano S, Nagai T, Wada H, Endo A, Urakami T, Ogata T, Fukami M
  • Journal Title: J Hum Genet Volume: 59 (6) Pages: 353-356
  • DOI: 10.1038/jhg.2014.34
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Uniparental disomy of chromosome 8 leading to homozygosity of a CYP11B1 mutation in a patient with congenital adrenal hyperplasia: Implication for a rare etiology of an autosomal recessive disorder. (2014)
  • Author(s): Matsubara K, Kataoka N, Ogita S, Sano S, Ogata T, Fukami M*, Katsumata N
  • Journal Title: Endocr J Volume: 61 (6) Pages: 629-633
  • DOI: org/10.1507/endocrj
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Early vitamin K deficiency bleeding in a neonate associated with maternal Crohn's disease. (2014)
  • Author(s): Ohishi A, Nakashima S, Ogata T, Iijima S
  • Journal Title: J Perinatol Volume: 34 (8) Pages: 636-639
  • DOI: 10.1038/jp.2014.64
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] De novo frameshift mutation in fibroblast growth factor 8 in a male patient with gonadotropin deficiency (2014)
  • Author(s): Suzuki E, Yatsuga S, Igarashi M, Miyado M, Nakabayashi K, Hayashi K, Hata K, Umezawa A, Yamada G, Ogata T, Fukami M
  • Journal Title: Horm Res Paediatr Volume: 81(2) Pages: 139-44
  • DOI: 10.1159/000355380
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Rationale and study design of the Japan environment and children’s study (JECS) (2014)
  • Author(s): Kawamoto T, Nitta H, Murata K, Toda E, Tsukamoto N, Hasegawa M, Yamagata Z, Kayama F, Kshi R, Ohya Y, Saito H, Sago H, Okuyama M, Ogata T, Yokoya S, Koresawa Y, Shibata Y, Nakayama S, Michikawa T, Takeuchi A, Saitoh H
  • Journal Title: BMC Public Health Volume: 14.25 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1186/1471-2458-14-25.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A novel de novo point mutation of OCT-binding site in the IGF2/H19-imprinting control region in a patient with Beckwith-Wiedemann syndrome (2014)
  • Author(s): Higashimoto K, Jozaki K, Kosho T, Matsubara K, Sato T, Yamada D, Yatsuki H, Maeda T, Ohtsuka Y, Nishioka K, Joh K, Koseki H, Ogata T, SoejimaH
  • Journal Title: Clin Genet Volume: 86(6) Pages: 539-544
  • DOI: 10.1111/cge.12318.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comprehensive and quantitative multilocus methylation analysis reveals the susceptibility of specific imprinted differentially methylated regions (DMRs) to aberrant methylation in Beckwith-Wiedemann syndrome with epimutations (2014)
  • Author(s): Maeda T, Higashimoto K, Jozaki K, Hitomi H, Nakabayashi K, Makita Y, Tonoki H, Okamoto N, Takada F, Ohashi H, Migita M, Kosaki R, Matsubara K, Ogata T, Matsuo M, Hamasaki Y, Ohtsuka Y, Nishioka K, Joh K, Mukai T, Hata K, Soejima H*
  • Journal Title: Genet Med Volume: 16(12) Pages: 903-912
  • DOI: 10.1038/gim.2014.46
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genome-wide copy number analysis and systematic mutation screening in 58 patients with hypogonadotropic hypogonadism (2014)
  • Author(s): Izumi Y, Suzuki E, Kanzaki S, Yatsuga S, Kinjo S, Igarashi M, Maruyama T, Sano S, Horikawa R, Sato N, Nakabayashi K, Hata K, Umezawa A, Ogata T, Yoshimura Y, Fukami M*
  • Journal Title: Fertil Steril Volume: 102 (4) Pages: 1130-1136
  • DOI: 0.1016/j.fertnstert.2014.06.017.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Clinical and molecular studies in four patients with SRY-positive 46,XX testicular disorders of sex development: implications for variable sex development and genomic rearrangements (2014)
  • Author(s): Nakashima S, Oishi A, Takada F, Kawamura H, Igarashi M, Fukami M, Ogata T
  • Journal Title: J Hum Genet Volume: 59 (10) Pages: 549-553
  • DOI: 10.1038/jhg.2014.70.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Japanese founder duplications/triplications involving BHLHA9 are associated with split-hand/foot malformation with or without long bone deficiency and Gallop-Wolfgang complex (2014)
  • Author(s): Nagata E, Kano H, Fukami M, Ikegawa S, Ogata T et al*
  • Journal Title: Orphanet J Rare Dis Volume: 9 (1) Pages: 125
  • DOI: 10.1186/s13023-014-0125-5
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Hypogonadotropic hypogonadism in a female patient previously diagnosed as having Waardenburg syndrome due to a SOX10 mutation (2014)
  • Author(s): Izumi Y, Musha I, Suzuki E, Iso M, Jinno T, Horikawa R, Amemiya S, Ogata T, Fukami M, Ohtake A
  • Journal Title: Endocrine Volume: 10 Pages: 4
  • DOI: 10.1007/s12020-014-0434-4
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Silver-Russell syndrome without body asymmetry in three patients with duplications of maternally derived chromosome 11p15 involving CDKN1C (2014)
  • Author(s): Nakashima S, Kato F, Kosho T, Nagasaki K, Kikuchi T, Kagami M, Fukami M, Ogata T
  • Journal Title: J Hum Genet Volume: 60(2) Pages: 91-95
  • DOI: 10.1038/jhg.2014.100
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A missense single-nucleotide polymorphism in the sialic acid acetylesterase (SIAE) gene is associated with anti–PIT-1 antibody syndrome (2014)
  • Author(s): Yamamoto M, Iguchi G, Bando H, Fukuoka H, Suda K, Takahashi M, Nishizawa H, Matsumoto R, Tojo K, Mokubo A, Ogata T, Takahashi Y
  • Journal Title: Endocr J Volume: 61(6) Pages: 641-644
  • DOI: org/10.1507/endocrj.EJ13-0539
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Understanding the pathological manifestations of aromatase excess syndrome: lessons for the clinic. (2014)
  • Author(s): Shozu M*, Fukami M, Ogata T
  • Journal Title: Expert Rev Endocrinol Metab Volume: 9(4) Pages: 397-409
  • DOI: 10.1586/17446651.2014.926810
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cytochrome P450 oxidoreductase deficiency: Rare congenital disorder leading to skeletal malformations and steroidogenic defects (2014)
  • Author(s): Fukami M*, Ogata T:
  • Journal Title: Pediatr Int Volume: 56 Pages: 805-808
  • DOI: 10.1111/ped.12518
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Environmental Impacts on Male Sexual Differentiation. In: Symposium Global Human Exposure to Endocrine Disrupting Chemicals. (2014)
  • Author(s): Ogata T
  • Organizer: 16th International Congress of Endocrinology & the Endocrine Society’s 96th Annual Meeting & Expo.
  • Place of Presentation: シカゴ（アメリカ）
  • Year and Date: 2014-06-21 – 2014-06-24
  • Invited
• [Presentation] わかりやすい臨床遺伝学 (2014)
  • Author(s): 緒方 勤
  • Organizer: 第9回日本小児耳鼻咽喉科学会
  • Place of Presentation: 浜松
  • Year and Date: 2014-06-06 – 2014-06-07
  • Invited
• [Presentation] インプリンティング疾患発症機序について (2014)
  • Author(s): 緒方 勤
  • Organizer: 第56回小児神経学会
  • Place of Presentation: 浜松
  • Year and Date: 2014-05-29 – 2014-05-31
  • Invited
• [Presentation] Genetics of DSD (Disorders of sex development). Plenary Lecture. (2014)
  • Author(s): Ogata T
  • Organizer: PAS/ASPR (Pediatric Academic Societies and Asian Society for Pediatric Research)
  • Place of Presentation: バンクーバー（カナダ）
  • Year and Date: 2014-05-03 – 2014-05-06
  • Invited
• [Presentation] インプリンティング機構と胎児・胎盤の成長 (2014)
  • Author(s): 緒方 勤
  • Organizer: 第87回日本内分泌学会学術総会シンポジウム
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2014-04-24 – 2014-04-26
  • Invited