New method to evaluate radiation effect by detecting structural variation

• Project/Area Number: 19K22913
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 63:Environmental analyses and evaluation and related fields
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 吉浦 孝一郎 長崎大学, 原爆後障害医療研究所, 教授 (00304931)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2022-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2020: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2019: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 放射線 / 不死化ヒト正常線維芽細胞 / DNA二本鎖切断 / 欠失 / ショートリードNGS / ロングリードNGS / 定量的測定 / ショートリード次世代シークエンサー / ロングリード次世代シークエンサー / ゲノム / ロングリードシーケンサー / 構造異常

Outline of Research at the Start

欠失を主とした構造異常を数えることで放射線影響を測定しようとする研究である。放射線被ばくにより 50 ヶ所/グレイ照射（これまでの常識的推定値）の二本鎖切断が生じるのに対し，放射線誘発性の二本鎖切断はいくつ残るのか不明である。本研究では，この 50ヶ所/グレイ照射の修復エラー（＞比較的大きな欠失として細胞に刻印されると推察している）を検出したい，というのが基本構想である。培養による人工的構造異常導入が排除できるかが研究上の制約となる。
本研究により，構造異常を放射線被ばく指標と出来るか，実際に構造異常がどれくらいの率で惹起されるか・残るかを正確に把握しようとする研究である。

Outline of Annual Research Achievements

BJ1-hTERT (BJ-5ta) 細胞は，human TERTによって不死化された安定正常線維芽細胞である。本細胞に0，1，3，6 Gyのγ線照射後に，選択培地なしに希釈培養することで細胞クローン化を実施した。各線量で10クローンずつ合計40クローンの高分子DNAを抽出した。
これらクローン細胞DNAのうち，0グレイ照射（非照射群）から3クローン，1グレイ照射から2クローン，3グレイ照射から2クローン，6グレイ照射から2クローンについて，ショートリードNGSシークエンサー および ロングリードNGSシークエンサーを使ってゲノム塩基配列データを取得した。このうち，0グレイ照射3クローン，3グレイ照射2クローンについては，超高精度ロングリードシークエンサーによるデータも入手した。
本研究では，超高精度ロングリードシークエンサーにより決定された塩基配列を基準として，付加的にショートリードシークエンサーから得られた情報を使って，一塩基置換，小さな欠失・挿入，大きな欠失・挿入の数，欠失周辺部のメチル化状態を解析する。それにより，放射線維より細胞に導入される「変異数/Gy」が計算可能で，加えて放射線が引き起こすメチル化の変化も検出できる可能性がある。
現在，配列リードのアラインメントと変異部位の検出が遅れている。コンピュータ解析後に，実際の変異を確認して，変異を確実に捉えることができる指標を確立して，上記の様々な変異数を数える。培養による塩基変異の影響を排除しつつ，グレイ照射当たりに発生する変異数が確定できる。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

ゲノムデータは得られたが，解析用のサーバーの不具合があり遅れている。

Strategy for Future Research Activity

ゲノムデータは既に入手してしまっている。サーバーも2020年度後半に計算能力およびストーレージ能力を増強したので，データから有益情報を抜き出すべく解析を進める。

2020年度には，ショートリーソシークエンサー，ロングリードシークエンサー２機種を使って，ゲノムデータは既に入手してしまっている。2021年度には，これらの異なるゲノムデータを総合して，放射線照射によって惹起された，１グレイ（Gy）当たり，１細胞当たりの変異数を数値化する。欠失数とその大きさ，全体のメチル化状況の変化，欠失周辺のメチル化の状況などさまざまな指標を定量的に明らかにする予定である。

Research Products

• [Journal Article] Brothers with novel compound heterozygous mutations in COL27A1 causing dental and genital abnormalities (2021)
  • Author(s): Satoh Chisei、Kondoh Tatsuro、Shimizu Hitomi、Kinoshita Akira、Mishima Hiroyuki、Nishimura Gen、Miyazaki Mutsuko、Okano Kunihiko、Kumai Yoshihiko、Yoshiura Koh-ichiro
  • Journal Title: European Journal of Medical Genetics Volume: 64 Pages: 104125-104125
  • DOI: 10.1016/j.ejmg.2020.104125
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A unique missense variant in the E1A-binding protein P400 gene is implicated in schizophrenia by whole-exome sequencing and mutant mouse models (2021)
  • Author(s): Yoshiro Morimoto, Shinji Ono, Shintaro Yoshida, Hiroyuki Mishima, Akira Kinoshita, Takeshi Tanaka, Yoshihiro Komohara, Naohiro Kurotaki, Tatsuya Kishino, Yuji Okazaki, Hiroki Ozawa, Koh-ichiro Yoshiura, Akira Imamura
  • Journal Title: Translational Psychiatry Volume: 11 Pages: 131-132
  • DOI: 10.1038/s41398-021-01258-1
  • NAID: 120007000270
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Expression of unfolded protein response markers in the pheochromocytoma with Waardenburg syndrome: a case report (2020)
  • Author(s): Morita Shuhei、Takeshima Ken、Ariyasu Hiroyuki、Furukawa Yasushi、Kishimoto Shohei、Tsuji Tomoya、Uraki Shinsuke、Mishima Hiroyuki、Kinoshita Akira、Takahashi Yuichi、Inaba Hidefumi、Iwakura Hiroshi、Furuta Hiroto、Nishi Masahiro、Doi Asako、Murata Shin-ichi、Yoshiura Koh-ichiro、Akamizu Takashi
  • Journal Title: BMC Endocrine Disorders Volume: 20 Pages: 1-6
  • DOI: 10.1186/s12902-020-00574-9
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Targeting Adaptive IRE1α Signaling and PLK2 in Multiple Myeloma: Possible Anti-Tumor Mechanisms of KIRA8 and Nilotinib. (2020)
  • Author(s): Yamashita Y, Morita S, Hosoi H, Kobata H, Kishimoto S, Ishibashi T, Mishima H, Kinoshita A, Backes BJ, Yoshiura KI, Papa FR, Sonoki T, Tamura S
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: Aug 31;21(17) Pages: 6314-6314
  • DOI: 10.3390/ijms21176314
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] EEC-LM-ADULT syndrome caused by R319H mutation in TP63 with ectrodactyly, syndactyly, and teeth anomaly (2020)
  • Author(s): Otsuki Yuki、Ueda Koichi、Nuri Takashi、Satoh Chisei、Maekawa Ryuta、Yoshiura Koh-ichiro
  • Journal Title: Medicine Volume: 99
  • DOI: 10.1097/md.0000000000022816
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Target Capture/Next-Generation Sequencing for Nonsyndromic Cleft Lip and Palate in the Japanese Population (2020)
  • Author(s): Shibano Masayasu、Watanabe Akira、Takano Nobuo、Mishima Hiroyuki、Kinoshita Akira、Yoshiura Koh-ichiro、Shibahara Takahiko
  • Journal Title: The Cleft palate-craniofacial journal Volume: 57 Pages: 80-87
  • DOI: 10.1177/1055665619857650
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] KAT6B-related disorder in a patient with a novel frameshift variant (c.3925dup) (2020)
  • Author(s): Hamaguchi Yo、Aoki Mikihiro、Watanabe Satoshi、Mishima Hiroyuki、Yoshiura Koh-ichiro、Moriuchi Hiroyuki、Dateki Sumito
  • Journal Title: Humane Genome Variation Volume: 6 Pages: 54-54
  • DOI: 10.1038/s41439-019-0085-3
  • NAID: 120006988337
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Genome analysis of myelodysplastic syndromes among atomic bomb survivors in Nagasaki (2020)
  • Author(s): Taguchi M, Mishima H, Shiozawa Y, Hayashida C, Kinoshita A, Nannya Y, Makishima H, Horai M, Matsuo M, Sato S, Itonaga H, Kato T, Taniguchi H, Imanishi D, Imaizumi Y, Hata T, Takenaka M, Moriuchi Y, Shiraishi Y, Miyano S, Ogawa S, Yoshiura K-i, Miyazaki Y
  • Journal Title: Haematologica Volume: 105 Pages: 358-365
  • DOI: 10.3324/haematol.2019.219386
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Possible mitochondrial dysfunction in a patient with deafness, dystonia, and cerebral hypomyelination (DDCH) due to BCAP31 Mutation. (2020)
  • Author(s): Shimizu K, Oba D, Nambu R, Tanaka M, Oguma E, Murayama K, Ohtake A, Yoshiura KI, Ohashi H.
  • Journal Title: Molecular Genetics & Genomic Medicine Volume: 17
  • DOI: 10.1002/mgg3.1129
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A homozygous splice site ROBO1 mutation in a patient with a novel syndrome with combined pituitary hormone deficiency (2019)
  • Author(s): Sumito Dateki, Satoshi Watanabe, Hiroyuki Mishima, Toshihiko Shirakawa, Minoru Morikawa, Eiichi Kinoshita, Koh-ichiro Yoshiura, and Hiroyuki Moriuchi
  • Journal Title: Journal of Human Genetics Volume: 64 Pages: 341-346
  • DOI: 10.1038/s10038-019-0566-8
  • NAID: 120006987778
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of a homozygous frameshift variant in RFLNA in a patient with a typical phenotype of spondylocarpotarsal synostosis syndrome (2019)
  • Author(s): Shimizu H, Watanabe S, Kinoshita A, Mishima H, Nishimura G, Moriuchi H, Yoshiura K, Dateki S
  • Journal Title: Journal of Human Genetics Volume: 64 Pages: 467-471
  • DOI: 10.1038/s10038-019-0581-9
  • NAID: 120006987791
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nonsense mutation in CFAP43 causes normal-pressure hydrocephalus with ciliary abnormalities (2019)
  • Author(s): Morimoto Y, Yoshida S, Kinoshita A, Satoh C, Mishima H, Yamaguchi N, Matsuda K, Sakaguchi M, Tanaka T, Komohara Y, Imamura A, Ozawa H, Nakashima M, Kurotaki N, Kishino T, Yoshiura K, Ono S
  • Journal Title: Neurology Volume: 92
  • DOI: 10.1212/wnl.0000000000007505
  • NAID: 120006987711
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Identification of a novel CCDC22 mutation in a patient with severe Epstein?Barr virus-associated hemophagocytic lymphohistiocytosis and aggressive natural killer cell leukemia (2019)
  • Author(s): Yamashita Y, Nishikawa A, Iwahashi Y, Fujimoto M, Sasaki I, Mishima H, Kinoshita A, Hemmi H, Kanazawa N, Ohshima K, Imadome KI, Murata SI、Yoshiura KI, Kaisho T, Sonoki T, Tamura S
  • Journal Title: International of Hematology Volume: 印刷中 Pages: 358-365
  • DOI: 10.1007/s12185-019-02595-0
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Identification of a variant associated with early-onset diabetes in the intron of the insulin gene with exome sequencing (2019)
  • Author(s): Matsuno, S., Furuta, H., Kosaka, K., Doi, A., Yorifuji, T., Fukuda, T., Senmaru, T., Uraki, S., Matsutani, N., Furuta, M., Mishima, H., Iwakura, H., Nishi, M., Yoshiura, K., Fukui, M. and Akamizu, T.
  • Journal Title: Journal of Diabetes Investigation Volume: Epub ahead of print Pages: 947-950
  • DOI: 10.1111/jdi.12974
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Evaluation of Face2Gene using facial images of patients with congenital dysmorphic syndromes recruited in Japan (2019)
  • Author(s): Mishima Hiroyuki、Suzuki Hisato、Doi Michiko、Miyazaki Mutsuko、Watanabe Satoshi、Matsumoto Tadashi、Morifuji Kanako、Moriuchi Hiroyuki、Yoshiura Koh-ichiro、Kondoh Tatsuro、Kosaki Kenjiro
  • Journal Title: Journal of Human Genetics Volume: 64 Pages: 789-794
  • DOI: 10.1038/s10038-019-0619-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Cystic biliary atresia with paucity of bile ducts and gene mutation in KDM6A: a case report. (2019)
  • Author(s): Masui D, Fukahori S, Mizuochi T, Watanabe Y, Fukui K, Ishii S, Saikusa N, Hashizume N, Higashidate N, Sakamoto S, Takato A, Yoshiura KI, Tanaka Y, Yagi M.
  • Journal Title: Surgical Case Reports Volume: 5(1) Pages: 132-132
  • DOI: 10.1186/s40792-019-0688-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] TERT mRNA Expression as a Novel Prognostic Marker in Papillary Thyroid Carcinomas (2019)
  • Author(s): Tanaka Aya、Matsuse Michiko、Saenko Vladimir、Nakao Tomoe、Yamanouchi Kosho、Sakimura Chika、Yano Hiroshi、Nishihara Eijun、Hirokawa Mitsuyoshi、Suzuki Keiji、Miyauchi Akira、Eguchi Susumu、Yoshiura Ko-ichiro、Yamashita Shunichi、Nagayasu Takeshi、Mitsutake Norisato
  • Journal Title: Thyroid Volume: 29 Pages: 11051114-11051114
  • DOI: 10.1089/thy.2018.0695
  • NAID: 120006988431
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Atypical phenotype without fever in a Japanese family with an autosomal dominant transmission of familial Mediterranean fever due to heterozygous MEFV Thr577Asn mutations. (2019)
  • Author(s): Endo Y, Koga T, Nakashima M, Mishima H, Yoshiura KI, Kawakami A.
  • Journal Title: Clinical and Experimental Rheumatology Volume: 37 Suppl 121(6) Pages: 161-162
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 新しいゲノム解析技術 ~メチル化解析~ (2020)
  • Author(s): 吉浦孝一郎
  • Organizer: 第44回日本遺伝カウンセリング学会学術集会
  • Invited
• [Presentation] A case of COL4A1-related disorder diagnosed by exome sequencing at adult period. (2020)
  • Author(s): 中尾理沙，里 龍晴，林田 拓也，西口奈菜子，渡辺 聡，吉浦孝一郎，森内浩幸
  • Organizer: 第62回 日本小児神経学会学術集会
• [Presentation] PatakaraPlus: The project for individuals with Down Syndrome to develop oral and physical training and evaluation. (2020)
  • Author(s): Hiroyuki Mishima, Tetsuro Kitahara, Koh-Ichiro Yoshiura, Tomoko Komatsu, Masaichi Lee, Tatsuro Kondoh
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第65回大会
  • Invited
• [Presentation] 重度の成長障害，精神運動発達遅滞を認めたOgden症候群の女児例． (2020)
  • Author(s): 川野奈々江，福島直喜，吉浦孝一郎，井原健二．
  • Organizer: 第42回小児遺伝学会学術集会 （コロナウイルス禍により開催中止）
• [Presentation] A case of CREBBP exon 31 de novo missense mutation presented with insomnia and intellectual disability without Rubinstein-Taybi syndrome phonotype. (2020)
  • Author(s): Yoriko Watanabe, Kaori Fukui K, Koichiro Yoshiura, Yushiro Yamashita.
  • Organizer: 2020 American College of Medical Genetics and Genomics (ACMG) Annual Clinical Genetics Meeting （コロナウイルス禍により開催中止）
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ヒト正常圧水頭症の原因遺伝子 (2019)
  • Author(s): 吉浦 孝一郎，森本芳郎，吉田真太朗，菰原義弘，松田勝也，中島正洋，三嶋博之，木下晃，小野慎治．
  • Organizer: 第4回 放射線災害・医科学研究拠点カンファランス
• [Presentation] Genome Sequence for diagnosis and successive research of genetic disorders． (2019)
  • Author(s): 吉浦孝一郎
  • Organizer: The 13th World Congress of The International Cleft Lip and Palate Foundation，第59回 日本先天異常学会学術集会
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 当院のIRUD の実績と遺伝カウンセリングの実際． (2019)
  • Author(s): 高尾真未，宮田海香子，松本 正，三嶋博之，三浦清徳，吉浦孝一郎．
  • Organizer: 第26回 出生前から小児期にわたるゲノム医療フォーラム
  • Invited
• [Presentation] IRUDによって原因遺伝子が確定した家族の出生前検査に対する思い． (2019)
  • Author(s): 宮田海香子，松本 正，高尾真未，三嶋博之，三浦清徳，吉浦孝一郎．
  • Organizer: 第26回 出生前から小児期にわたるゲノム医療フォーラム
  • Invited
• [Presentation] 周産期領域における遺伝カウンセリング． (2019)
  • Author(s): 長谷川ゆり，宮田海香子，三浦生子，吉浦孝一郎，三浦清徳．
  • Organizer: 第64回 日本人類遺伝学会
  • Invited
• [Presentation] 乳がん患者における血漿遊離DNA (cfDNA) 濃度と血漿循環腫瘍DNA (ctDNA) の解析． (2019)
  • Author(s): 及川将弘，瀬戸口優美香，榎本康子，久松和史，濱田哲夫，大坪竜太，松本 恵，矢野 洋，永安 武，三嶋博之，木下 晃，吉浦孝一郎．
  • Organizer: 第64回 日本人類遺伝学会
• [Presentation] 次世代シーケンサーを用いた日本全域の家族性地中海熱患者におけるMEFV遺伝子の包括的解析． (2019)
  • Author(s): 古賀智裕，三嶋博之，宮田海香子，三浦清徳，吉浦孝一郎，川上 純．
  • Organizer: 第64回 日本人類遺伝学会
• [Presentation] LARP7遺伝子複合ヘテロ接合体変異によるAlazami症候群の２症例． (2019)
  • Author(s): 伊達木澄人，里 龍晴，渡辺 聡，宮田海香子，近藤達郎，松本 正，吉浦孝一郎，森内浩幸．
  • Organizer: 第64回 日本人類遺伝学会
• [Presentation] 本邦における先天性形態以上症候群患者の顔貌画像を用い他診断補助システムFace2Geneの評価． (2019)
  • Author(s): 三嶋博之，鈴木寿人，近藤達郎，吉浦孝一郎，小崎健次郎．
  • Organizer: 第64回 日本人類遺伝学会
• [Book] 遺伝医学への招待（改訂第6版） (2020)
  • Author(s): （監修）新川詔夫、（著者）太田 亨，吉浦孝一郎，三宅紀子
  • Total Pages: 196
  • Publisher: 南江堂
  • ISBN: 9784524249312