ネオ・セルフの遺伝子解析

2018 年度 実績報告書

• 研究領域: ネオ・セルフの生成・機能・構造
• 研究課題/領域番号: 16H06502
• 研究機関: 東海大学
• 研究代表者: 椎名 隆 東海大学, 医学部, 教授 (00317744)
• 研究分担者: 細道 一善 金沢大学, 医学系, 准教授 (50420948)
• 研究期間 (年度): 2016-06-30 – 2021-03-31
• キーワード: ネオ・セルフ / HLA / 疾患感受性 / 遺伝子多型 / 遺伝子発現 / NGS / オミックス

研究実績の概要

特定のHLAアレルとの関連性が示されている疾患は100種以上に及ぶが、「なぜHLAと疾患が関連するのか?」という疑問は長年未解決のままである。本研究班では、NGSの革新的技術を駆使し、「ネオ・セルフ」に起因する疾患発症機序を明らかにすることに挑戦している。ネオ・セルフ形成に関わる先天的および後天的な遺伝要因をゲノム研究の観点から包括的に理解する類似研究はなく、本国がこの分野での主導権を握る上での急務の課題である。本年度では、健常者406検体を用いてHLA遺伝子全長の塩基配列を決定し、非同義置換を含む数多くの新規多型を検出した。封入体筋炎や抗PD-1抗体阻害薬関連筋炎について特定のHLAアレルとの関連性を明らかにした。骨髄移植ドナー161検体を用いたRNA発現量のアレル間比較を実施し、RNA発現量に基づく新たな分類体系を整備し、それに基づくRNA発現量と移植成績との関連性を精査することが可能になった。さらには、HLA領域における転写制御領域も含めた解析から詳細な遺伝子型-表現型の関連の構造を解明することを目指し、1細胞RNA-seqによるHLAアレルの発現解析、ナノポアシークエンサーを用いたHLAタイピングおよびHLAハプロタイプ構造解析の開発を進めた。具体的には、ナノポアシークエンサーからのロングリード情報から転写調節として個々のHLAアレルとそれぞれのシス転写制御領域の相を考慮した解析が可能となった。また、1細胞RNA-seqにより各HLA遺伝子のアレル特異的は発現バランスを1細胞ごとの異質性も考慮して検討することが可能となった。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

NGSによる疾患ゲノム解析の種々の手法を開発し、それらを活用しているため、概ね順調に進展していると言える。また、研究開始当初からの目的に変更は無く、大きな計画変更も無い。研究開始当初からの計画の一つであるネオ・セルフ現象を理解するための遺伝子解析手法開発として、RNA発現に影響を及ぼすDNA多型の特定が可能な実験系の構築、RNA発現に影響を及ぼす多型の特定、ロングリードによる遺伝子と転写調節領域を相として解析することでシス調節を明らかにする手法、および細胞間異質性も考慮した1細胞RNA-seqにより各HLA遺伝子のアレル間の発現バランスを細胞ごとに解析する手法を進めた。

今後の研究の推進方策

HLA Expressionタイピング法の確立と疾患関連解析への応用
前年度に引き続きRNA発現量の差異を規定する多型や変異の特定をHLA-C以外のHLA座にも展開させると共に前年度までのデータからHLA Expressionタイピングの開発を進める。これにより疾患解析や移植医療にて使用されているHLA DNAタイピングと統合することにより、多型とRNA発現を融合させた本研究班独自のHLAタイピング法を提唱したい。また、この方法を駆使しながらAMLやATLなどの白血病細胞や筋炎における遺伝子発現に重要な役割を担うネオ・セルフ生成の遺伝要因をHLA多型とRNA発現の両面から明らかにすることを目指す。
遺伝子型-表現型関連構造からのネオ・セルフメカニズムの理解と病態制御
計画：MHC-PheWASから明らかになった遺伝子型-表現型の関連の構造はどのように機能的し、なぜ疾患発症に至るのか、ゲノムDNA、RNAおよび転写制御メカニズムを明らかにするためのエピジェネティック解析を統合したオミックス解析手法により明らかにしたい。1細胞RNA-seqによりHLA遺伝子およびその関連分子の発現を1細胞レベルで解析し、細胞間の異質性も含めて解析することが可能となることから、今後、本手法を用いた解析で、ネオ・セルフに起因する疾患の発症機序を理解がさらに進むことが期待できる。

研究成果

• [国際共同研究] スタンフォード大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: スタンフォード大学
• [国際共同研究] ポールサバティア大学(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: ポールサバティア大学
• [雑誌論文] Inflammatory myopathy associated with PD-1 inhibitors (2019)
  • 著者名/発表者名: Seki Morinobu、Uruha Akinori、Shiina Takashi、et al.
  • 雑誌名: Journal of Autoimmunity 巻: 100 ページ: 105～113
  • DOI: 10.1016/j.jaut.2019.03.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quality control project of NGS HLA genotyping for the 17th International HLA and Immunogenetics Workshop (2019)
  • 著者名/発表者名: Osoegawa Kazutoyo、Vayntrub Tamara A.、Shiina Takashi、 et al.
  • 雑誌名: Human Immunology 巻: 80 ページ: 228～236
  • DOI: 10.1016/j.humimm.2019.01.009
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Escape hematopoiesis by HLA-B5401-lacking hematopoietic stem progenitor cells in men with acquired aplastic anemia. (2019)
  • 著者名/発表者名: Mahmoud I. Elbadry、Mizumaki Hiroki、Hosokawa Kohei、J. Luis Espinoza、Nakagawa Noriharu、Chonabayashi Kazuhisa、Yoshida Yoshinori、Katagiri Takamasa、Hosomichi Kazuyoshi、Zaimoku Yoshitaka、Imi Tatsuya、Mai Anh Thi Nguyen、Fujii Youichi、Tajima Atsushi、Ogawa Seishi、Takenaka Katsuto、Akashi Koichi、Nakao Shinji
  • 雑誌名: Haematologica 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.3324/haematol.2018.210856
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genetic and phenotypic landscape of the major histocompatibilty complex region in the Japanese population (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirata Jun、Hosomichi Kazuyoshi、Sakaue Saori、Kanai Masahiro、Nakaoka Hirofumi、Ishigaki Kazuyoshi、Suzuki Ken、Akiyama Masato、Kishikawa Toshihiro、Ogawa Kotaro、Masuda Tatsuo、Yamamoto Kenichi、Hirata Makoto、Matsuda Koichi、Momozawa Yukihide、Inoue Ituro、Kubo Michiaki、Kamatani Yoichiro、Okada Yukinori
  • 雑誌名: Nature Genetics 巻: 51 ページ: 470～480
  • DOI: 10.1038/s41588-018-0336-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reference Grade Characterization of Polymorphisms in Full-Length HLA Class I and II Genes With Short-Read Sequencing on the ION PGM System and Long-Reads Generated by Single Molecule, Real-Time Sequencing on the PacBio Platform (2018)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Shingo、Ranade Swati、Osaki Ken、Ito Sayaka、Shigenari Atsuko、Ohnuki Yuko、Oka Akira、Masuya Anri、Harting John、Baybayan Primo、Kitazume Miwako、Sunaga Junichi、Morishima Satoko、Morishima Yasuo、Inoko Hidetoshi、Kulski Jerzy K.、Shiina Takashi
  • 雑誌名: Frontiers in Immunology 巻: 9 ページ: 2294
  • DOI: 10.3389/fimmu.2018.02294
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Exome and copy number variation analyses of Mayer?Rokitansky?K?ster? Hauser syndrome (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Kazumi、Hayano Takahide、Sugimoto Ryota、Kashiwagi Hirofumi、Shinoda Mari、Nishijima Yoshihiro、Suzuki Takahiro、Suzuki Shingo、Ohnuki Yuko、Kondo Akane、Shiina Takashi、Nakaoka Hirofumi、Inoue Ituro、Izumi Shun-ichiro
  • 雑誌名: Human Genome Variation 巻: 5 ページ: 27
  • DOI: 10.1038/s41439-018-0028-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Super High Resolution for Single Molecule-Sequence-Based Typing of Classical HLA Loci Using Ion Torrent PGM (2018)
  • 著者名/発表者名: Shiina Takashi、Suzuki Shingo、Kulski Jerzy K.、Inoko Hidetoshi
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 1802 ページ: 115～133
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-8546-3_8
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Whole genome sequencing in the search for genes associated with the control of SIV infection in the Mauritian macaque model (2018)
  • 著者名/発表者名: de Manuel Marc、Shiina Takashi、Suzuki Shingo、Dereuddre-Bosquet Nathalie、Garchon Henri-Jean、Tanaka Masayuki、Congy-Jolivet Nicolas、Aarnink Alice、Le Grand Roger、Marques-Bonet Tomas、Blancher Antoine
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 ページ: 7131
  • DOI: 10.1038/s41598-018-25071-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aire Controls in Trans the Production of Medullary Thymic Epithelial Cells Expressing Ly-6C/Ly-6G (2018)
  • 著者名/発表者名: Morimoto Junko、Nishikawa Yumiko、Kakimoto Takumi、Furutani Kohei、Kihara Naoki、Matsumoto Minoru、Tsuneyama Koichi、Kozono Yuko、Kozono Haruo、Hozumi Katsuto、Hosomichi Kazuyoshi、Nishijima Hitoshi、Matsumoto Mitsuru
  • 雑誌名: The Journal of Immunology 巻: 201 ページ: 3244～3257
  • DOI: 10.4049/jimmunol.1800950
  • 査読あり
• [雑誌論文] Orthognathic surgery induces genomewide changes longitudinally in DNA methylation in saliva (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Tetsutaro、Hosomichi Kazuyoshi、Takahashi Masahiro、Haga Shugo、Nakawaki Takatoshi、Hikita Yu、Maki Koutaro、Tajima Atsushi
  • 雑誌名: Oral Diseases 巻: 25 ページ: 508～514
  • DOI: 10.1111/odi.12998
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] High Order Formation and Evolution of Hornerin in Primates (2018)
  • 著者名/発表者名: Romero Vanessa、Nakaoka Hirofumi、Hosomichi Kazuyoshi、Inoue Ituro
  • 雑誌名: Genome Biology and Evolution 巻: 10 ページ: 3167～3175
  • DOI: 10.1093/gbe/evy208
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Oligogenic familial hypercholesterolemia, LDL cholesterol, and coronary artery disease (2018)
  • 著者名/発表者名: Tada Hayato、Kawashiri Masa-aki、Nomura Akihiro、Teramoto Ryota、Hosomichi Kazuyoshi、Nohara Atsushi、Inazu Akihiro、Mabuchi Hiroshi、Tajima Atsushi、Yamagishi Masakazu
  • 雑誌名: Journal of Clinical Lipidology 巻: 12 ページ: 1436～1444
  • DOI: 10.1016/j.jacl.2018.08.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exploration of genetic factors determining cleft side in a pair of monozygotic twins with mirror-image cleft lip and palate using whole-genome sequencing and comparison of craniofacial morphology (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Masahiro、Hosomichi Kazuyoshi、Yamaguchi Tetsutaro、Nagahama Ryo、Yoshida Hiroshi、Marazita Mary L.、Weinberg Seth M.、Maki Koutaro、Tajima Atsushi
  • 雑誌名: Archives of Oral Biology 巻: 96 ページ: 33～38
  • DOI: 10.1016/j.archoralbio.2018.08.009
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Next-generation sequencing analysis identifies genomic alterations in pathological morphologies: A case of pulmonary carcinosarcoma harboring EGFR mutations (2018)
  • 著者名/発表者名: Koba Hayato、Kimura Hideharu、Nishikawa Shingo、Sone Takashi、Abo Miki、Hara Johsuke、Hosomichi Kazuyoshi、Tajima Atsushi、Kasahara Kazuo
  • 雑誌名: Lung Cancer 巻: 122 ページ: 146～150
  • DOI: 10.1016/j.lungcan.2018.05.026
  • 査読あり
• [雑誌論文] No novel, high penetrant gene might remain to be found in Japanese patients with unknown MODY (2018)
  • 著者名/発表者名: Horikawa Yukio、Hosomichi Kazuyoshi、Enya Mayumi、Ishiura Hiroyuki、Suzuki Yutaka、Tsuji Shoji、Sugano Sumio、Inoue Ituro、Takeda Jun
  • 雑誌名: Journal of Human Genetics 巻: 63 ページ: 821～829
  • DOI: 10.1038/s10038-018-0449-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Whole-genome sequencing in a pair of monozygotic twins with discordant cleft lip and palate subtypes (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Masahiro、Hosomichi Kazuyoshi、Yamaguchi Tetsutaro、Nagahama Ryo、Yoshida Hiroshi、Maki Koutaro、Marazita Mary L.、Weinberg Seth M.、Tajima Atsushi
  • 雑誌名: Oral Diseases 巻: 24 ページ: 1303～1309
  • DOI: 10.1111/odi.12910
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Sustained clonal hematopoiesis by HLA-lacking hematopoietic stem cells without driver mutations in aplastic anemia (2018)
  • 著者名/発表者名: Imi Tatsuya、Katagiri Takamasa、Hosomichi Kazuyoshi、Zaimoku Yoshitaka、Hoang Nguyen Viet、Nakagawa Noriharu、Tajima Atsushi、Yoshizato Tetsuichi、Ogawa Seishi、Nakao Shinji
  • 雑誌名: Blood Advances 巻: 2 ページ: 1000～1012
  • DOI: 10.1182/bloodadvances.2017013953
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 尿酸トランスポーター遺伝子ABCG2のレアバリアントはコモンバリアントと同様に痛風を引きおこす (2018)
  • 著者名/発表者名: 松尾 洋孝, 東野 俊英, 高田 龍平, 中岡 博史, 豊田 優, 清水 聖子, 川口 真, 中山 昌喜, 青柳 有香, 中嶌 真由子, 河村 優輔, 中村 好宏, 若井 建志, 岡田 理恵子, 山本 健, 細道 一善, 市田 公美, 大山 博司, 井ノ上 逸朗, 四ノ宮 成祥
  • 学会等名: 日本人類遺伝学会第63回大会
• [学会発表] 北海道船泊遺跡の高深度縄文人ゲノムから (2018)
  • 著者名/発表者名: 神澤 秀明, ティモシー ジナム, 河合 洋介, 佐藤 丈寛, 細道 一善, 田嶋 敦, 安達 登, 松村 博文, キリル クリュコフ, 斎藤 成也, 篠田 謙一
  • 学会等名: 日本人類遺伝学会第63回大会
• [学会発表] ナノポアシーケンサー MinION を用いた新たな NGS-HLA タイピング法 (2018)
  • 著者名/発表者名: 奥平裕子, 桝屋安里, 朝治桜子, 安藤麻子, 猪子英俊, 細道一善
  • 学会等名: 第27回日本組織適合性学会大会
• [学会発表] 牛白血病感受性 MHC ハプロタイプにおける MHC 分子の発現解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 竹嶋 伸之輔, 岩崎 信太郞, 広瀬 智哉, Wlaa Assi, 細道 一善, 間 陽子
  • 学会等名: 第27回日本組織適合性学会大会
• [学会発表] Loss-of-Function Mutations in HLA-Class I Alleles in Acquire Aplastic Anemia: Evidence for the Involvement of Limited Class I Alleles in the Auto-Antigen Presentation of Aplastic Anemia (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Mizumaki, Kazuyoshi Hosomichi, Tanabe Mikoto, Takeshi Yoroidaka, Tatsuya Imi, Yoshitaka Zaimoku, Kohei Hosokawa, Takamasa Katagiri, Hiroyuki Takamatsu, Tatsuhiko Ozawa, Fumihiro Azuma, Hiroyuki Kishi, Atsushi Tajima, Shinji Nakao
  • 学会等名: 第60回米国血液学会ASH
  • 国際学会
• [学会発表] 次世代シークエンスを用いた IgA腎症の疾患遺伝子探索 (2018)
  • 著者名/発表者名: 塚口裕康、後藤眞、細道一善、成田一衛
  • 学会等名: 第61回日本腎臓学会学術総会
• [学会発表] 日本人におけるHLA遺伝子全領域の高頻度,;高精度アレル塩基配列の収集 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鈴木進悟、伊藤さやか、重成敦子、椎名 隆
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] カニクイザルMHC遺伝子群の多型性と疾患・移植研究への応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 椎名 隆、浦野 浩行、山中 久、中川 賢司
  • 学会等名: 第45回日本毒性学会学術年会
• [学会発表] HLA Expression Typingに向けて：Ectopic Expression AssayによるHLAアレルレベルのRNA発現解析法の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 水谷晃子、重成敦子、佐藤忠之3、田中正史、椎名隆
  • 学会等名: 第27回日本組織適合性学会大会
• [学会発表] 封入体筋炎とHLA-DRB1多型との関連解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大貫優子、鈴木重明、漆葉章典 、重成敦子、鈴木進悟 、西野一三、椎名隆
  • 学会等名: 第27回日本組織適合性学会大会
• [学会発表] HLA Expression Typingに向けて：キャプチャーRNA-Seq解析による末梢単核球におけるHLAアレル間のRNA発現量比較 (2018)
  • 著者名/発表者名: 椎名隆、Fumiko Yamamoto1、鈴木進悟、重成敦子、伊藤さやか、水谷晃子、田中正史、森島聡子、村田誠、森島泰雄
  • 学会等名: 第27回日本組織適合性学会大会
• [学会発表] 非血縁間骨髄移植検体を用いたHLAクラスⅠ遺伝子全長レベルの多型解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鈴木進悟、伊藤さやか、重成敦子、入福濱寿、平野隆、森島聡子、村田誠、一戸 辰夫、森島泰雄、椎名隆
  • 学会等名: 第27回日本組織適合性学会大会
• [学会発表] NGSによるHLA DNAタイピング法の特徴と臨床応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 椎名 隆
  • 学会等名: 第36回日本染色体遺伝子検査学会
  • 招待講演
• [学会発表] NGSによるHLA遺伝子のDNAタイピング法について (2018)
  • 著者名/発表者名: 椎名 隆
  • 学会等名: 日本遺伝子診療学会第14回臨床遺伝情報検索講習会
  • 招待講演
• [学会発表] Effects of MHC conformity on corneal epithelial cell sheet transplantation in non-human primates (2018)
  • 著者名/発表者名: Yu Yoshinaga, Takeshi Soma, Ryuhei Hayashi, Shohei Azuma, Yoshiko Hashikawa, Takashi Shiina, Kazumasa Ogasawara, Kohji Nishida
  • 学会等名: ISSCR 2018
  • 国際学会
• [学会発表] MHC MATCHING IMPROVES ENGRAFTMENT OF IPSC-DERIVED NEURONS IN NON-HUMAN PRIMATES (2018)
  • 著者名/発表者名: Asuka Morizane, Tetsuhiro Kikuchi, Takuya Hayashi, Hiroshi Mizuma, Sayuki Takara, Takashi Shiina, Hirohito Ishigaki, Yasushi Itoh, Keisuke Okita, Emi Yamasaki, Daisuke Doi, Hirotaka Onoe, Kazumasa Ogasawara, Shinya Yamanaka, Jun Takahashi
  • 学会等名: ISSCR 2018
  • 国際学会