遺伝性不整脈症候群の病原性遺伝子変異の決定とそれに基づく個別化医療の実現

• 研究課題/領域番号: 21K08075
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分53020:循環器内科学関連
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 林 研至 金沢大学, 保健学系, 准教授 (00422642)
• 研究分担者: 吉田 昌平 金沢大学, 附属病院, 助教 (30623657) ; 野村 章洋 金沢大学, 附属病院, 特任准教授 (30707542) ; 藤野 陽 金沢大学, 保健学系, 教授 (40361993)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 遺伝性不整脈 / 遺伝性心筋症 / 遺伝子バリアント / 網羅的遺伝子解析 / ゼブラフィッシュ / 機能解析 / VUS / 遺伝性不整脈症候群 / 個別化医療

研究開始時の研究の概要

遺伝性不整脈と遺伝性心筋症（遺伝性不整脈症候群, IAS）に対し、全エクソン解析あるいは拡大候補遺伝子解析を行う。網羅的遺伝子解析によって見いだされる数多くのVUSに対し、動物培養細胞やゼブラフィッシュを用いて機能解析を行い、その病的意義を明らかにする。不整脈発症機序が不明なバリアントに対して、遺伝子改変ゼブラフィッシュ心筋、患者右室心筋などを用いた網羅的トランスクリプトームシークエンス（RNA-Seq）を行い、統合的に不整脈発症機序を明らかにする。解析結果をもとに治療標的分子を探索・同定し、不整脈に有効な治療薬を探索・開発する。最終的に遺伝情報に基づく個別化医療の実現を目指す。

研究成果の概要

心臓突然死の原因として重要な先天性QT延長症候群（LQTS）92例、拡張型心筋症73例、肥大型心筋症162例、若年発症刺激伝導障害32例に対し、次世代シーケンサーを用いて網羅的遺伝子解析を行った。その結果、359例中115例（32%）に病的バリアントを見出した。
タイプ1 LQTSではKCNQ1の病的意義不明バリアントが30%程度見いだされる。その臨床的意義を明らかにするため、ゼブラフィッシュ心臓不整脈モデルの役割を検討した。検討の結果、機能喪失変異の病原性を判断するために本モデルが有用であることが明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

我が国の心臓突然死の原疾患の約40％が遺伝性心筋症・不整脈であると考えられる。今回遺伝性心筋症・不整脈症例において約1/3の症例に病的バリアントを見出すことができた。病的意義不明のバリアントの病原性を判断するためにゼブラフィッシュ心臓不整脈モデルが有用と考えられた。バリアントの病的意義を明らかにすることで、バリアント情報に基づいた患者の管理・治療方針の決定が可能になると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] The utility of zebrafish cardiac arrhythmia model to predict the pathogenicity of KCNQ1 variants (2023)
  • 著者名/発表者名: Cui Shihe、Hayashi Kenshi、Nomura Akihiro、et al.
  • 雑誌名: Journal of Molecular and Cellular Cardiology 巻: 177 ページ: 50-61
  • DOI: 10.1016/j.yjmcc.2023.03.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanisms of fever-induced QT prolongation and torsades de pointes in patients with KCNH2 mutation (2023)
  • 著者名/発表者名: Usuda K, Hayashi K, Nakajima T, Kurata Y, Cui S, Kusayama T, Tsuda T, Tada H, Kato T, Sakata K, Usui S, Fujino N, Tanaka Y, Kaneko Y, Kurabayashi M, Tange S, Saito T, Ohta K, Yamagishi M, Takamura M
  • 雑誌名: Europace 巻: 25 号: 6
  • DOI: 10.1093/europace/euad161
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Prediction of atrioventricular conduction disturbance after ablation of persistent atrial fibrillation (2023)
  • 著者名/発表者名: Chikata Akio、Kato Takeshi、Usuda Kazuo、Fujita Shuhei、Maruyama Michiro、Otowa Kanichi、Tsuda Toyonobu、Hayashi Kenshi、Takamura Masayuki
  • 雑誌名: Journal of Electrocardiology 巻: 79 ページ: 30-34
  • DOI: 10.1016/j.jelectrocard.2023.03.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Attainment of the low-density lipoprotein cholesterol treatment target and prognosis of heterozygous familial hypercholesterolemia (2023)
  • 著者名/発表者名: Tada Hayato、Nomura Akihiro、Nohara Atsushi、Usui Soichiro、Sakata Kenji、Hayashi Kenshi、Fujino Noboru、Takamura Masayuki、Kawashiri Masa-aki
  • 雑誌名: Atherosclerosis 巻: 371 ページ: 61-66
  • DOI: 10.1016/j.atherosclerosis.2023.03.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Clinical Characteristics, Outcomes, and Risk Factors for Adverse Events in Elderly and Non-Elderly Japanese Patients With Non-Valvular Atrial Fibrillation ― Competing Risk Analysis From the Hokuriku-Plus AF Registry ― (2022)
  • 著者名/発表者名: Tsuda Toyonobu、Hayashi Kenshi、Kato Takeshi、Usuda Keisuke、Kusayama Takashi、Nomura Akihiro、Tada Hayato、Usui Soichiro、Sakata Kenji、Kawashiri Masa-aki、Fujino Noboru、Yamagishi Masakazu、Takamura Masayuki、for the Hokuriku-Plus AF Registry Investigators
  • 雑誌名: Circulation Reports 巻: 4 号: 7 ページ: 298-307
  • DOI: 10.1253/circrep.CR-22-0012
  • ISSN: 2434-0790
  • 年月日: 2022-07-08
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Impact of variants of uncertain significance of LDL receptor on phenotypes of familial hypercholesterolemia (2022)
  • 著者名/発表者名: Tada Hayato、Kojima Nobuko、Yamagami Kan、Nomura Akihiro、Nohara Atsushi、Usui Soichiro、Sakata Kenji、Hayashi Kenshi、Fujino Noboru、Takamura Masayuki、Kawashiri Masa-aki
  • 雑誌名: Journal of Clinical Lipidology 巻: 16 号: 6 ページ: 863-869
  • DOI: 10.1016/j.jacl.2022.09.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Targeted deep sequencing analyses of long QT syndrome in a Japanese population (2022)
  • 著者名/発表者名: NagataY、WatanabeR、EichhornC、OhnoS、AibaT、IshikawaT、NakanoY、AizawaY、HayashiKi、MurakoshiN、NakajimaT、YagiharaN、MishimaH、SudoT、HiguchiC、TakahashiA、SekineA、MakiyamaT、TanakaY、WatanabeA、TachibanaM、MoritaH、YoshiuraK-i、TsunodaT、WatanabeH、KurabayashiM、NogamiA、KiharaY、HorieM、ShimizuW、MakitaN、TanakaT
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 17 号: 12 ページ: e0277242-e0277242
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0277242
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Impact of baseline blood pressure on adverse outcomes in Japanese patients with non-valvular atrial fibrillation: the J-RISK AF (2022)
  • 著者名/発表者名: Kodani Eitaro、Hayashi Kenshi、et al.
  • 雑誌名: European Heart Journal Open 巻: 2 号: 6
  • DOI: 10.1093/ehjopen/oeac081
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ablation index-guided high-power vs. moderate-power cavotricuspid isthmus ablation (2022)
  • 著者名/発表者名: Chikata Akio、Kato Takeshi、Usuda Kazuo、Fujita Shuhei、Maruyama Michiro、Otowa Kanichi、Usuda Keisuke、Kusayama Takashi、Tsuda Toyonobu、Hayashi Kenshi、Takamura Masayuki
  • 雑誌名: Heart and Vessels 巻: 38 号: 1 ページ: 90-95
  • DOI: 10.1007/s00380-022-02125-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of baseline clinical factors associated with incident worsening kidney function in patients with non-valvular atrial fibrillation: the Hokuriku-Plus AF Registry (2022)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Kenshi、et al.
  • 雑誌名: Heart and Vessels 巻: 38 号: 3 ページ: 402-411
  • DOI: 10.1007/s00380-022-02178-w
  • 査読あり
• [雑誌論文] 先天性QT延長症候群における遺伝子診断はどこまで臨床に役立っているか (2022)
  • 著者名/発表者名: 林 研至
  • 雑誌名: 循環器内科 巻: 91 ページ: 265-272
• [雑誌論文] Association of Lower Urinary Tract Symptoms Based on the International Prostate Symptom Score and Cardiovascular Disease (2021)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Y, Matsuyama S, Tada H, Hayashi K, Takamura M, Kawashiri MA, Passman R, Greenland P.
  • 雑誌名: Circulation Journal 巻: 85 号: 11 ページ: 2092-2099
  • DOI: 10.1253/circj.CJ-21-0278
  • NAID: 130008107907
  • ISSN: 1346-9843, 1347-4820
  • 年月日: 2021-10-25
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Novel Risk Stratification System for Ischemic Stroke in Japanese Patients With Non-Valvular Atrial Fibrillation (2021)
  • 著者名/発表者名: Okumura K, Tomita H, Nakai M, Kodani E, Akao M, Suzuki S, Hayashi K, Sawano M, Goya M, Yamashita T, Fukuda K, Ogawa H, Tsuda T, Isobe M, Toyoda K, Miyamoto Y, Miyata H, Okamura T, Sasahara Y; J-RISK AF Research Group.
  • 雑誌名: Circulation Journal 巻: 85 号: 8 ページ: 1254-1262
  • DOI: 10.1253/circj.CJ-20-1075
  • NAID: 130008066730
  • ISSN: 1346-9843, 1347-4820
  • 年月日: 2021-07-21
  • 査読あり
• [雑誌論文] Torsade de Pointes Due to QT Prolongation after Pulmonary Vein Isolation for Persistent Atrial Fibrillation (2021)
  • 著者名/発表者名: Chikata A, Kato T, Usuda K, Fujita S, Otowa KI, Maruyama M, Hayashi K, Takamura M.
  • 雑誌名: Internal Medicine 巻: 60 号: 13 ページ: 2089-2092
  • DOI: 10.2169/internalmedicine.6627-20
  • NAID: 130008060441
  • ISSN: 0918-2918, 1349-7235
  • 年月日: 2021-07-01
  • 査読あり
• [雑誌論文] Association between Cardiovascular Health and Incident Atrial Fibrillation in the General Japanese Population Aged ?40 Years (2021)
  • 著者名/発表者名: Nishikawa Tetsuo、Tanaka Yoshihiro、Tada Hayato、Tsuda Toyonobu、Kato Takeshi、Usui Soichiro、Sakata Kenji、Hayashi Kenshi、Kawashiri Masa-aki、Hashiba Atsushi、Takamura Masayuki
  • 雑誌名: Nutrients 巻: 13 号: 9 ページ: 3201-3201
  • DOI: 10.3390/nu13093201
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact of sinus rhythm maintenance on major adverse cardiac and cerebrovascular events after catheter ablation of atrial fibrillation: insights from AF frontier ablation registry (2021)
  • 著者名/発表者名: Usuda Keisuke, Kato Takeshi, Tsuda Toyonobu, et al. On behalf of the AF Ablation Frontier Registry
  • 雑誌名: Heart and Vessels 巻: 37 号: 2 ページ: 327-336
  • DOI: 10.1007/s00380-021-01929-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functionally validated SCN5A variants allow interpretation of pathogenicity and prediction of lethal events in Brugada syndrome. (2021)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa T, Kimoto H, Mishima H, Yamagata K, Ogata S, Aizawa Y, Hayashi K, Morita H, Nakajima T, Nakano Y, Nagase S, Murakoshi N, Kowase S, Ohkubo K, Aiba T, Morimoto S, Ohno S, Kamakura S, Nogami A, Takagi M, Karakachoff M, Dina C, Schott JJ, Yoshiura KI, Horie M, Shimizu W, Nishimura K, Kusano K, Makita N.
  • 雑誌名: Eur Heart J. 巻: 42(29) 号: 29 ページ: 2854-2863
  • DOI: 10.1093/eurheartj/ehab254
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Does pulmonary vein isolation prolong QT interval? (2021)
  • 著者名/発表者名: Chikata A, Kato T, Usuda K, Hayashi K, Takamura M.
  • 雑誌名: Europace. 巻: 23 号: 12 ページ: 2046-2046
  • DOI: 10.1093/europace/euab152
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-degree atrioventricular block is significantly associated with incident atrial fibrillation in the population predominantly including participants aged over 60 years. (2021)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Y, Tada H, Hamaya R, Patel RB, Hayashi K, Yamagami K, Hashiba A, Takamura M, Kawashiri MA, Greenland P.
  • 雑誌名: Heart Vessels. 巻: 36 号: 9 ページ: 1401-1409
  • DOI: 10.1007/s00380-021-01805-2
  • 査読あり
• [学会発表] The utility of zebrafish cardiac arrhythmia model to predict the pathogenicity of KCNQ1 variants. (2023)
  • 著者名/発表者名: Kenshi Hayashi, Yaowen Deng, Shihe Cui, Isao Kobayashi, Akihiro Nomura, Ryota Teramoto, Keisuke Usuda, Jingjing Kobayashi-Sun, Yuya Tazaki, Ayana Sasaki, Takashi Kusayama, Toyonobu Tsuda, Hayato Tada, Takeshi Kato, Soichiro Usui, Kenji Sakata, Noboru Fujino, Masakazu Yamagishi, and Masayuki Takamura.
  • 学会等名: AHA Scientific sessions
  • 国際学会
• [学会発表] Cellular and Subcellular Mechanisms of Cardiac Arrhythmia. (2023)
  • 著者名/発表者名: Kenshi Hayashi, Shihe Cui, Isao Kobayashi, Masayuki Takamura. Zebrafish model of long QT syndrome.
  • 学会等名: Asia Pacific Heart Rhythm Society Scientific Session
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mechanisms of fever-induced QT prolongation and torsades de pointes in patient with KCNH2 T613M mutation (2023)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Usuda, Kenshi Hayashi, et al.
  • 学会等名: The 87th Annual Scientific Meeting of the Japanese Circulation Society
• [学会発表] Response of Skin Sympathetic Nerve Activity by Handgrip Exercise in Patients with Long QT Syndrome Type 1 and Type 2 (2023)
  • 著者名/発表者名: Shuhei Iwaisako, Kenshi Hayashi, et al.
  • 学会等名: The 87th Annual Scientific Meeting of the Japanese Circulation Society
• [学会発表] A case of Danon disease presenting with slowly progressive cardiomyopathy and harboring a novel missense mutation in the lysosome-associated membrane protein type 2 (LAMP-2) gene (2023)
  • 著者名/発表者名: Yoichiro Nakagawa, Kenshi Hayashi, et al.
  • 学会等名: The 87th Annual Scientific Meeting of the Japanese Circulation Society
• [学会発表] Utility of in vivo zebrafish cardiac assay to predict the functional impact of KCNQ1 variants (2022)
  • 著者名/発表者名: Shihe Cui, Kenshi Hayashi, et al.
  • 学会等名: ESC Congress 2022
  • 国際学会
• [学会発表] Case 1: LQTS_Reassessment of KCNQ1 variant of uncertain significance by additional variant classification approach (2022)
  • 著者名/発表者名: Kenshi Hayashi, et al
  • 学会等名: APHRS 2022
  • 国際学会
• [学会発表] Management of inherited long QT syndrome: Impact of fever on QT prolongation and torsades de pointes (2022)
  • 著者名/発表者名: Kenshi Hayashi, et al
  • 学会等名: APHRS 2022
  • 国際学会
• [学会発表] Utility of in vivo zebrafish cardiac assay to predict the functional impact of KCNQ1 variants (2022)
  • 著者名/発表者名: Shihe Cui, Kenshi Hayashi, et al.
  • 学会等名: APHRS 2022
  • 国際学会
• [学会発表] A novel SCN5A variant suggested to be pathogenic by functional analysis in sick sinus syndrome (2022)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Usuda, Kenshi Hayashi, et al.
  • 学会等名: The 68th Annual Meeting of the Japanese Heart Rhythm Society
• [学会発表] Utility of in vivo zebrafish cardiac assay to predict the functional impact of KCNQ1 variants (2022)
  • 著者名/発表者名: Shihe Cui, Kenshi Hayashi, et al.
  • 学会等名: The 68th Annual Meeting of the Japanese Heart Rhythm Society
• [学会発表] Impact of functional studies on exome sequence variant interpretation in early-onset cardiac conduction system diseases (2021)
  • 著者名/発表者名: "Kenshi Hayashi, Ryota Teramoto, Akihiro Nomura, Yoshihiro Asano, Manu Beerens, Yasutaka Kurata, Isao Kobayashi, Noboru Fujino, Hiroshi Furusho, Takeshi Kato, Toyonobu Tsuda, Satoru Niwa, Keisuke Usuda, Shihe Cui, Calum A MacRae, Seiji Takashima, Masakazu Yamagishi, Masa-aki Kawashiri, and Masayuki Takamura
  • 学会等名: The 67th Annual Meeting of the Japanese Heart Rhythm Society, July 1 - July 4, 2021(WEB開催）
• [学会発表] ゼブラフィッシュを用いたEmery-Dreifuss 型筋ジストロフィーの機能解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 林 研至
  • 学会等名: 第７回日本心筋症研究会 シンポジウム4 心筋症のゲノム研究最前線 2021年4月17日（WEB開催）
• [図書] 循環器内科学レビュー (2021)
  • 著者名/発表者名: 林 研至
  • 総ページ数: 413
  • 出版者: 総合医学社