パーソナルゲノムの高次構造に基づくアルツハイマー病発症病態の解析

2013 年度 実績報告書

• 研究領域: パーソナルゲノム情報に基づく脳疾患メカニズムの解明
• 研究課題/領域番号: 22129004
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 桑野 良三 新潟大学, 脳研究所, フェロー (20111734)
• 研究分担者: 柿田 明美 新潟大学, 脳研究所, 教授 (80281012)
• 研究期間 (年度): 2010-06-23 – 2015-03-31
• キーワード: アルツハイマー病 / パーソナルゲノム / 次世代シークエンサー / 遺伝子発現 / 脳組織 / 家族内発症 / エクソーム / 変異

研究概要

単一遺伝病のみならず多くのありふれた病気も個人ゲノム情報が深く関与していると考えられる。アルツハイマー病の大多数を占める孤発性についても、一般集団における発症頻度と比較して同一家系内に複数発症していることが多い。比較的頻度の高いＳＮＰ（集団内で１％以上存在）を用いた大規模GWAS (Genome-wide association study)で遺伝的危険因子の探索が行われてきたが、強力なリスク遺伝子APOEに匹敵する遺伝子は見出されなかった。そこで、本研究では、家族内多発家系または同胞発症例のなかで既知の原因遺伝子には変異のない家系についてパーソナルシークエンスをおこなって、家系ごとに稀な変異、挿入/欠失等の包括的ゲ ノム情報を徹底的に取得する。
H24～25年度は、同一家族内に複数発症者と非発症者の家系の13人について全パーソナルゲノムシークエンスを行った。3家系共通の遺伝子を同定したが、この変異は正常一般集団にも同じ変異が見られた。このことは,家系共通の変異に絞るのではなく、家系ごとに原因遺伝子が存在して家系によって原因遺伝子は異なるが、アルツハイマー病発症プロセスのパスウェイの上にある遺伝子（群）と捉えることが正しいのではないか、との新しい考え方を提供したことに意義がある。また、同胞発症例を対象にエクソーム解析を一部の検体について行い解析中である。
発現解析:アルツハイマー病発症病理に関連する遺伝子機能を解明するために、アルツハイマー病、パーキンソン病、ＡＬＳ等の脳における遺伝発現解析を行った｡神経病理学診断された凍結脳からRNAを抽出し
次世代シークエンサーを用いてRNAシークエンスならびにエクソンアレイやreal time RT-PCR法による発現量解析を行った。アルツハイマー病発症と進行に関連する候補遺伝子（群）を見出した。

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

精度の高い臨床および神経病理学的診断のリソースを収集し、次世代シークエンサーのサンプル調製、シークエンシング、大量生データ品質チェック、既知の配列と比較の情報科学処理などの基礎条件検討が終了した。H24年度は、同一家系内に複数発症の17家系を含む61人のエクソーム/全ゲノムシークエンスを行い、リスク遺伝子の絞り込みを行っている。また神経病理学的に診断されたヒト凍結脳から高品質の RNAを抽出し、次世代シークエンサーによるRNAシークエンスデータを取得することができた。

今後の研究の推進方策

H25年度までの基礎的な検討および家族症例のシークエンスが順調に進んだので、当初の計画通りに研究を推進する。研究精度をあげるために、さらに多くの家族内発症ならびに遺伝的背景が強いと考えられる若年発症の被験者を発掘する。これらのパーソナルシークエンシングによって各家系に特徴的なrare variantsから原因遺伝子（群）を同定する。さらにアルツハイマー病の家系に共通する原因遺伝子が見つからない場合、家系ごとに原因遺伝子は異なるがアルツハイマー発症プロセスに共通するパスウエイを探索する新しい解析法を目指す。

研究成果

• [雑誌論文] Lack of genetic association between TREM2 and late-onset Alzheimer’s disease in a Japanese population (2014)
  • 著者名/発表者名: Akinori Miyashitaa, Yanan Wen 他
  • 雑誌名: J Alzheimer's Dis. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.3233/JAD-140225
  • 査読あり
• [雑誌論文] Clinical and neuroimaging features of patient with early-onset Parkinson's disease with dementia carrying SNCA p.G51D mutation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tokutake T, Ishikawa A, Yoshimura N, Miyashita A, Kuwano R, Nishizawa M, Ikeuchi T
  • 雑誌名: Parkinsonism Relat Disord 巻: 20 ページ: 262-264
  • DOI: 10.1016/j.parkreldis.2013.11.008.
  • 査読あり
• [雑誌論文] ALS-associated protein FIG4 is localized in Pick and Lewy bodies, and neuronal nuclear inclusions in polyglutamine and intranuclear inclusion body diseases. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kon T, Mori F, Yanji F, Miki Y, Toyoshima Y, Yoshida M, Sasaki H, Kakita A, Takahashi H, Wakabayashi K
  • 雑誌名: Neuropathology 巻: 34 ページ: 19-26
  • DOI: 10.1111/neup.12056.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Haploinsufficiency of CSF-1R and clinicopathological characterization in patients with HDLS. (2014)
  • 著者名/発表者名: Konno T, Tada M, Tada M, Koyama A, Nozaki H, Harigaya Y, Nishimiya J, Matsunaga A, Yoshikura N, Ishihara K, Arakawa M, Isami A, Okazaki K, Yokoo H, Ihoh K, Yoneda M, Kawamura M, Inuzuka T, Takahashi H, Nishizawa M, Onodera O, Kakita A, Ikeuchi T
  • 雑誌名: Neurology 巻: 82 ページ: 139-148
  • DOI: 10.1212/WNL.0000000000000046.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Argyrophilic grains are reliable disease-specific features of corticobasal degeneration. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tatsumi S, Mimuro M, Iwasaki Y, Takahashi R, Kakita A, Takahashi H, Yoshida M
  • 雑誌名: J Neuropathol Exp Neurol 巻: 73 ページ: 30-38
  • DOI: doi: 10.1097/NEN.0000000000000022.
  • 査読あり
• [雑誌論文] 15. Identification of unstable network modules reveals disease modules associated with the progression of Alzheimer's disease (2013)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi M, Ogishima S, Miyamoto T, Miyashita A, Kuwano R, Nakaya J, Tanaka H
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8 ページ: e76162
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0076162
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mutations in COQ2 in familial and sporadic multiple-system atrophy (2013)
  • 著者名/発表者名: Multiple-System Atrophy Research Collaboration
  • 雑誌名: N Engl J Med 巻: 369 ページ: 233-424
  • DOI: 10.1056/NEJMoa1212115
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cerebrospinal fluid levels of phosphorylated tau and Aβ1-38/Aβ1-40/Aβ1-42 in Alzheimer's disease with PS1 mutations. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ikeda M, Yonemura K, Kakuda S, Tashiro Y, Fujita Y, Takai E, Hashimoto Y, Makioka K, Furuta N, Ishiguro K, Maruki R, Yoshida J, Miyaguchi O, Tsukie T, Kuwano R, Yamazaki T, Yamaguchi H, Amari M, Takatama M, Harigaya Y, Okamoto K
  • 雑誌名: Amyloid 巻: 20 ページ: 107-712
  • DOI: 10.3109/13506129.2013.790810.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cognitive impairment and cortical degeneration in neuromyelitis optica. (2013)
  • 著者名/発表者名: Saji E, Arakawa M, Yanagawa K, Toyoshima Y, Yokoseki A, Okamoto K, Otsuki M, Akazawa K, Kakita A, Takahashi H, Nishizawa M, Kawachi I
  • 雑誌名: Annals of Neurology 巻: 73 ページ: 65-76
  • DOI: 10.1002/ana.23721.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Brain expression level and activity of HDAC6 protein in neurodegenerative dementia. (2013)
  • 著者名/発表者名: Odagiri S, Tanji K, Mori F, Miki Y, Kakita A, Takahashi H, Wakabayashi K
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 430 ページ: 397-399
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2012.11.034.
  • 査読あり
• [学会発表] AD/GD CNVdb: アルツハイマー病のコピー数変異データベース. (2013)
  • 著者名/発表者名: 中谷 明弘, 宮下 哲典, 菊地 正隆, 長谷川 舞衣, 原 範和, 西田 奈央, 徳永 勝士, 井原 康夫, 池内 健, 桑野 良三
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20131203-20131206
• [学会発表] 2） 細胞特異的なゲノム高次構造解析法の検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長谷川 舞衣, 原 範和, 菊地 正隆, 宮下 哲典, 中谷 明弘, 池内 健, 桑野 良三
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20131203-20131206
• [学会発表] SORL1 is Genetically Associated With Late-Onset Alzheimer's Disease in Japanese, Koreans and Caucasians. (2013)
  • 著者名/発表者名: Miyashita A, Kuwano R, Schellenberg G, Ihara Y, Kanazawa I, Tsuji S, Yamamoto K, Tokunaga K, Nishida N, Yoshida M, Pericak-Vance M, Haines J, Mayeux R, St. George-Hyslop P, Kim JW, Takahashi S, Wang LS, Jun G, Koike A, Farrer L
  • 学会等名: AAIC
  • 発表場所: アメリカ、ボストン
  • 年月日: 20130713-20130718
• [学会発表] 認知症の表現型を説明する遺伝子解析の試み
  • 著者名/発表者名: 桑野良三
  • 学会等名: 第18回日本認知神経科学会学術集会
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演