NANS変異患者の臨床的特徴および骨異形成性低身長発症機序の解明

• 研究課題/領域番号: 21K20898
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 0902:内科学一般およびその関連分野
• 研究機関: 浜松医科大学
• 研究代表者: 増永 陽平 浜松医科大学, 医学部, 特任助教 (20907795)
• 研究期間 (年度): 2021-08-30 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 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: NANS / NANS-CDG / シアル酸 / Nアセチルノイラミン酸 / 骨異形性症 / SMED / 骨異形成 / 低身長 / シアル化異常

研究開始時の研究の概要

シアル酸は、細胞膜上の糖鎖や分泌タンパクに付加された糖鎖の非還元末端に存在し、生物学的機能を担う。N-acetylneuraminic acid synthase (NANS)は、シアル酸合成経路に関与する酵素であり、骨異形成性低身長患者でNANS変異が同定されている。しかし、NANS変異患者の臨床的特徴の詳細は明らかになっておらず、骨異形成発症機序は未解明である。
本研究の目的は、NANS変異患者の臨床的特徴と骨異形成発症機序の解明であり、①NANS変異患者の臨床的および生化学的特徴の解析、②Nansノックアウトマウスの解析、③NANSノックダウン軟骨細胞株を用いた機能評価を行う。

研究実績の概要

【NANS-CDG患者の臨床および遺伝学的所見】 これまでに同定しているN-acetylneuraminic acid synthetase-congenital disorder of glycosylation (NANS-CDG)患者3名と文献症例の臨床的特徴と遺伝学的所見をまとめ、論文発表を行った。(1) NANS-CDG の成長障害は生後に明瞭となること、(2) NANS が胎児期および出生後の脳の発達に重要であること、(3) 出生時でも SEMD は認識可能で、骨所見は成長と共に変化すること、(4) NANS-CDG 患者では血小板減少、血清シアル酸正常低値、血清タンパクの正常な N-および O-グリコシル化がみられること、(5) NANS-CDG は Camera-Genevieve 型と重症型である Faye-Peterson 型に分類できることなどを明らかにした。

【NANS-CDGにおける脊椎骨端骨幹端異形成発症機序の解明】 3名のNANS-CDG患者における血中シアル酸濃度はいずれも正常下限レベルで血中タンパクの糖鎖(O-グリコシル化およびN-グリコシル化)は正常であったこと、これまでの報告ではNANS-CDG患者に対するシアル酸補充療法の効果が著明ではないことから、血中に存在するシアル酸よりも軟骨や脳組織で産生されるシアル酸がこれらの組織の発達に重要であることが示唆される。脊椎骨端骨幹端異形成発症機序を解明するために、in vitroにおいて、軟骨由来細胞株を用いて実験を進めている。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

NANS-CDG患者の臨床所見及び遺伝学的所見をまとめて論文報告することができたが、投稿にあたり、査読者に求められた糖鎖解析などの追加実験に多くの時間が費やされてしまった。In vitroでの実験により、発症機序の解明を試みているが、上記理由により、実験の進行が遅れてしまった。

今後の研究の推進方策

NANS-SDG患者における脊椎骨端骨幹端異形成発症機序を解明するために、ヒト軟骨細胞株(C20A4)において、NANSをノックダウンする。細胞表面シアル化状態、増殖能、プロテオグリカン濃度などの評価を行う。増殖能が低下すれば軟骨細胞の増殖障害、プロ テオグリカン産生が低下すれば軟骨基質異常、いずれも低下しなければ軟骨細胞の分化・誘導異常が発症機序として考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Clinical and molecular findings in three Japanese patients with N-acetylneuraminic acid synthetase-congenital disorder of glycosylation (NANS-CDG) (2022)
  • 著者名/発表者名: Yohei Masunaga, Gen Nishimura, Koji Takahashi, Tomiyuki Hishiyama, Masatoshi Imamura, Kenichi Kashimada, Machiko Kadoya, Yoshinao Wada, Nobuhiko Okamoto, Daiju Oba, Hirofumi Ohashi, Mitsuru Ikeno, Yuko Sakamoto, Maki Fukami, Hirotomo Saitsu, Tsutomu Ogata
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 12 号: 1 ページ: 17079-17079
  • DOI: 10.1038/s41598-022-21751-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 増永陽平、西村玄、高橋孝治、鹿島田健一、岡本伸彦、大場大樹、大橋博文、池野充、深見真紀、才津浩智、緒方勤 (2023)
  • 著者名/発表者名: N-acetylneuraminic acid synthetase-congenital disorder of glycosylation (NANS-CDG) 3 例の臨床および遺伝学的所見
  • 学会等名: 第96回日本内分泌学会学術総会
• [学会発表] N-acetylneuraminic acid synthetase-congenital disorder of glycosylation (NANS-CDG) 3 例の臨床および遺伝学的所見 (2022)
  • 著者名/発表者名: 増永陽平、西村玄、高橋孝治、鹿島田健一、岡本伸彦、大場大樹、大橋博文、池野充、深見真紀、才津浩智、緒方勤
  • 学会等名: 第37回 臨床内分泌代謝Update
• [学会発表] N-acetylneuraminic acid synthetase-congenital disorder of glycosylation (NANS-CDG) 3 例の臨床および遺伝学的所見 (2022)
  • 著者名/発表者名: 増永陽平、西村玄、高橋孝治、菱山富之、今村公俊、鹿島田健一、角谷真知子、和田芳直、岡本伸彦、大場大樹、大橋博文、池野充、坂本優子、深見真紀、才津浩智、緒方勤
  • 学会等名: 第55回日本小児内分泌学会学術集会