X連鎖劣性遺伝性疾患女性患者由来iPS細胞を用いたX染色体不活化機構の解明

2016 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 15K09655
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 高田 英俊 九州大学, 医学研究院, 教授 (70294931)
• 研究分担者: 石村 匡崇 九州大学, 医学研究院, 助教 (10448417) ; 田中 珠美 九州大学, 医学研究院, 学術研究員 (60423547)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: X染色体不活化 / X連鎖劣性遺伝性疾患 / X連鎖無ガンマグロブリン血症 / Wiskott-Aldrich症候群 / iPS細胞

研究実績の概要

我々は、X染色体不活化異常を基盤として発症した、X連鎖無ガンマグロブリン血症（XLA）およびWiskott-Aldrich症候群（WAS）の女性例を同定した。X染色体不活化異常が起こった機序を解明するために、次世代シーケンサ―を行いてX染色体不活化を制御する遺伝子の解析を行ってきた。エキソーム解析の結果、女性XLA患者と女性WAS患者に共通する53の遺伝子変異を同定し、RNASeqを含めて解析を行ったが、原因となるような遺伝子変異とは考えられないものと判断した。さらに、実際にサンガー法による確認も行ったが明確な異常は認められなかった。そこで、女性XLA患者のみを対象として、エキソーム解析の結果とRNA Seqの結果を合わせて詳細に解析したところ、1つの遺伝子の発現が欠損していることがわかった。この遺伝子は配列自体には異常はなく、遺伝子発現の制御の異常であることが判明した。この遺伝子発現に関連する遺伝子近傍あるいは他の領域が強く関連しているものと考えられたため、X染色体ゲノム解析が必要であろうと判断した。他方X染色体のみのゲノム解析は非効率的であるため、全ゲノム解析を行う方針とした。即ち、この2名はX染色体不活化異常という極めてまれな病態を呈しているが、実際その原因は異なっている可能性が高いと判断し、女性WAS患者についても同様の解析を継続している。現在、全ゲノム解析にむけた準備を行っている。iPS細胞を用いてX染色体不活化を制御する方法を確立するため、X染色体不活化を判定する新たなベクターを作成した。それを用いてX染色体不活化判定の精度を検討している。

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

次世代シーケンサ―を用いたエキソーム解析、RNASeq解析結果はいろいろな角度から解析を継続している。2名の患者のX染色体不活化異常は共通のメカニズムではない可能性もあり、別々の解析が適切であろうという結論に至った。その結果、女性XLA患者では、X染色体不活化制御領域に遺伝子発現の欠損する遺伝子が同定された。この遺伝子の機能はこれまで明らかになっておらず、他の領域からの制御を受けて、X染色体の不活化制御に関連している可能性があると考えている。X染色体領域のみのゲノム解析はむしろ非効率的であり、全ゲノム解析を行うことにした。それに伴う研究内容の修正に関して、学内の倫理委員会にも承認され、研究を継続する方針である。疾患特異的iPS細胞は既に樹立できた。ただし、X染色体不活化を簡易かつ正確に評価する新たな方法を樹立したいと考え、ベクターを作成した。

今後の研究の推進方策

X染色体不活化を制御する領域であるXIC近傍に今回、遺伝子発現が欠損する遺伝子を同定した。この遺伝子の機能はまだ解明されていないため、どのような遺伝子発現制御を受けているのかを全ゲノム解析で明らかにしたい。さらに強制発現させた場合にX染色体不活化に関連する遺伝子群の発現がとのように変化するか、X染色体不活化がどのように変化するかについて研究を推進する。作成したiPS細胞で、X染色体不活化を制御する薬剤を同定するために、まず、X染色体不活化を簡易かつ正確に評価するより良い方法を確立する必要がある。いくつか異なる方法を試し、最も良い方法を採用していく方針である。

次年度使用額が生じた理由

今年度はエキソーム解析やRNASeq解析など、データ解析の割合が高かった。解析の結果、全ゲノム解析など、今後費用が掛かることが予想されたこともあり、できるだけ、試薬を他の研究者間で共用するなど経費をできるだけ削減し、来年度に経費をできるだけ回すことにした。データ解析の割合が高かった分、実際の経費は低く抑えることができた。

次年度使用額の使用計画

全ゲノム解析、定量的PCR、iPS細胞の培養など、経費が掛かる可能性があり、また、実験の再現性をとる必要のあるものもあるので、効率よく研究を推進する。

研究成果

• [雑誌論文] Alanine-scanning mutagenesis of human signal transducer and activator of transcription 1 to estimate loss- or gain-of-function variants. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kagawa R, Fujiki R, Tsumura M, Sakata S, Nishimura S, Itan Y, Kong XF, Kato Z, Ohnishi H, Hirata O, Saito S, Ikeda M, El Baghdadi J, Bousfiha A, Fujiwara K, Oleastro M, Yancoski J, Perez L, Danielian S, Ailal F, Takada H, Hara T, Puel A, Boisson-Dupuis S, Bustamante J, Casanova JL, Ohara O, Okada S, Kobayashi M
  • 雑誌名: J Allergy Clin Immunol 巻: Jul;140(1) ページ: 232-241
  • DOI: 10.1016/j.jaci.2016.09.035
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activated phosphoinositide 3-kinase δ syndrome presenting with gut-associated T-cell lymphoproliferative disease. (2017)
  • 著者名/発表者名: Teranishi H, Ishimura M, Koga Y, Eguchi K, Sonoda M, Kobayashi T, Shiraishi S, Nakashima K, Ikegami K, Aman M, Yamamoto H, Takada H, Ohga S
  • 雑誌名: Rinsho Ketsueki 巻: 58(1) ページ: 20-25
  • DOI: 10.11406/rinketsu.58.20
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transient dysautonomia in an acute phase of encephalopathy with biphasic seizures and late reduced diffusion. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ichimiya Y, Kaku N, Sakai Y, Yamashita F, Matsuoka W, Muraoka M, Akamine S, Mizuguchi S, Torio M, Motomura Y, Hirata Y, Ishizaki Y, Sanefuji M, Torisu H, Takada H, Maehara Y, Ohga S.
  • 雑誌名: Brain Dev. 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1016/j.braindev.2017.03.023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Silent Progression of Coronary Artery Thrombosis in a Pregnant Woman With Anomalous Origin of Left Coronary Artery From the Pulmonary Artery. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamamura K, Sakamoto I, Yamasaki Y, Fujiwara A, Nagao M, Takada H.
  • 雑誌名: Circ J. 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1253/circj.CJ-16-1248
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Resolution of Hydronephrosis in a Patient With Mucopolysaccharidosis Type II With Enzyme Replacement Therapy. (2017)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama K, Imai T, Ohkubo K, Sanefuji M, Takada H.
  • 雑誌名: Urology 巻: 101 ページ: 163-165
  • DOI: 10.1016/j.urology.2016.12.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] A heterozygous dominant-negative mutation in the coiled-coil domain of STAT1 is the cause of autosomal-dominant Mendelian susceptibility to mycobacterial diseases. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ueki M, Yamada M, Ito K, Tozawa Y, Morino S, Horikoshi Y, Takada H, Abdrabou SS, Takezaki S, Kobayashi I, Ariga T.
  • 雑誌名: Clin Immunol. 巻: 174 ページ: 24-31
  • DOI: 10.1016/j.clim.2016.11.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Elevation of Serum Ferritin Level Might Increase Clinical Risk for the Persistence of Patent Ductus Arteriosus, Sepsis and Bronchopulmonary Dysplasia in Erythropoietin-Treated Very-Low-Birth-Weight Infants. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ochiai M, Kurata H, Inoue H, Tanaka K, Matsushita Y, Fujiyoshi J, Wakata Y, Kato K, Taguchi T, Takada H.
  • 雑誌名: Neonatology 巻: 111 ページ: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-term safety and efficacy of canakinumab in cryopyrin-associated periodic syndrome: results from an open-label, phase III pivotal study in Japanese patients. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yokota S, Imagawa T, Nishikomori R, Takada H, Abrams K, Lheritier K, Heike T, Hara T.
  • 雑誌名: Clin Exp Rheumatol. 巻: - ページ: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] A nationwide survey of common viral infections in childhood among patients with primary immunodeficiency diseases. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nanishi E, Hoshina T, Takada H, Ishimura M, Nishio H, Uehara T, Mizuno Y, Hasegawa S, Ohga S, Nagao M, Igarashi M, Yajima S, Kusumoto Y, Onishi N, Sasahara Y, Yasumi T, Heike T, Hara T; PID-Infection Study Group..
  • 雑誌名: J Infect. 巻: 73 ページ: 358-368
  • DOI: 10.1016/j.jinf.2016.07.018
  • 査読あり
• [雑誌論文] A paediatric case of successful non-myeloablative bone marrow transplantation after azacitidine therapy for non-Down syndrome acute megakaryoblastic leukaemia with monosomy 7. (2016)
  • 著者名/発表者名: Koga Y, Oba U, Kato W, Ono H, Nakashima K, Takada H.
  • 雑誌名: Pediatr Transplant. 巻: 20 ページ: 868-870
  • DOI: 10.1111/petr.12739
  • 査読あり
• [雑誌論文] Is Metastatic Rhabdomyosarcoma an Indication for Cardioverter Defibrillator Implantation? (2016)
  • 著者名/発表者名: Tocan V, Koga Y, Ono H, Nakashima K, Terashi E, Morihana E, Yamamura K, Sakamoto T, Takada H.
  • 雑誌名: Pediatr Blood Cancer 巻: 63 ページ: 1501-1502
  • DOI: 10.1002/pbc.26004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Immunoregulatory function of neonatal nucleated red blood cells in humans. (2016)
  • 著者名/発表者名: Cui L, Takada H, Takimoto T, Fujiyoshi J, Ishimura M, Hara T.
  • 雑誌名: Immunobiology 巻: 221 ページ: 853-861
  • DOI: 10.1016/j.imbio.2016.04.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Insufficient immune reconstitution after allogeneic cord blood transplantation without chemotherapy conditioning in patients with SCID caused by CD3δ deficiency. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takada H, Ishimura M, Hara T.
  • 雑誌名: Bone Marrow Transplant. 巻: 51 ページ: 1131-1133
  • DOI: 10.1038/bmt.2016.64
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hyperactive mTOR signals in the proopiomelanocortin-expressing hippocampal neurons cause age-dependent epilepsy and premature death in mice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsushita Y, Sakai Y, Shimmura M, Shigeto H, Nishio M, Akamine S, Sanefuji M, Ishizaki Y, Torisu H, Nakabeppu Y, Suzuki A, Takada H, Hara T.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1038/srep22991
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of Death Due to Infectious Diseases in Patients Hospitalized in the Pediatric Ward of a Single Japanese Tertiary Medical Facility. (2016)
  • 著者名/発表者名: Toda N, Hoshina T, Koga Y, Ochiai M, Kaku N, Yamamura K, Torisu H, Ihara K, Takada H, Maehara Y, Hara T.
  • 雑誌名: Jpn J Infect Dis. 巻: 69 ページ: 464-470
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activation of Nod1 Signaling Induces Fetal Growth Restriction and Death through Fetal and Maternal Vasculopathy. (2016)
  • 著者名/発表者名: Inoue H, Nishio H, Takada H, Sakai Y, Nanishi E, Ochiai M, Onimaru M, Chen SJ, Matsui T, Hara T.
  • 雑誌名: J Immunol. 巻: 196 ページ: 2779-2787
  • DOI: 10.4049/jimmunol.1500295
  • 査読あり
• [雑誌論文] Invasive Bacterial Infection in Patients with Interleukin-1 Receptor-associated Kinase 4 Deficiency: Case Report. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takada H, Ishimura M, Takimoto T, Kohagura T, Yoshikawa H, Imaizumi M, Shichijyou K, Shimabukuro Y, Kise T, Hyakuna N, Ohara O, Nonoyama S, Hara T.
  • 雑誌名: Medicine (Baltimore) 巻: 95 ページ: -
  • DOI: 10.1097/MD.0000000000002437
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Novel exonic mutation inducing aberrant splicing in the IL10RA gene and resulting in infantile-onset inflammatory bowel disease: a case report. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yanagi T, Mizuochi T, Takaki Y, Eda K, Mitsuyama K, Ishimura M, Takada H, Shouval DS, Griffith AE, Snapper SB, Yamashita Y, Yamamoto K.
  • 雑誌名: BMC Gastroenterol. 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1186/s12876-016-0424-5
  • 査読あり
• [学会発表] Primary immunodeficiency diseases associated with hematopoietic disorders: border between immunodeficiency and bone marrow failure Curative treatment for primary immunodeficiency diseases: Hematopoietic stem cell transplantation and gene therapy (2016)
  • 著者名/発表者名: Takada H
  • 学会等名: 日本小児血液・がん学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-12-15 – 2016-12-17
  • 招待講演
• [学会発表] 原発性免疫不全症成人症例診療の問題点 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高田英俊
  • 学会等名: 第48回日本小児感染症学会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2016-11-19 – 2016-11-20
  • 招待講演
• [学会発表] Insufficient immune reconstitution after allogeneic cord blood transplantation without chemotherapy conditioning in patients with severe combined immunodeficiency caused by CD3d deficiency (2016)
  • 著者名/発表者名: Takada H, Ishimura M, Hara T
  • 学会等名: 17th Biennial Meeting of the European Society for Immunodeficiencies
  • 発表場所: Barcelona
  • 年月日: 2016-09-21 – 2016-09-24
  • 国際学会
• [図書] 原発性免疫不全症候群診断の手引き (2017)
  • 著者名/発表者名: 高田英俊
  • 総ページ数: 139
  • 出版者: 診断と治療社