コラーゲン遺伝子異常による心臓刺激伝導障害の新たな分子病態の解明

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K15311
• 研究機関: 長崎大学
• 研究代表者: 蒔田 直昌 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 教授 (00312356)
• 研究分担者: 牧山 武 京都大学, 医学研究科, 助教 (30528302)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: コラーゲン / 進行性心臓伝導障害 / ノックインマウス / CRISPR/Cas9

研究実績の概要

前年度までに作成したCol6A2ノックインマウスは、生後１年後まで経過を見たが、伝導異常を含めた心電図異常（心拍数、PR時間、QRS幅、QT時間）はみられなかった。そのため、別の心臓伝導障害家系の次世代シークエンスで見出したコネキシン45(Cx45)の遺伝子（GJC1）のミスセンス変異R75Hについて研究を継続した。
日本・フランス2家系の進行性心房伝導障害に同一の変異Cx45-R75Hが同定された。４人のキャリアは共通の臨床症状として、(1)房室ブロック・心房静止などの進行性心房伝導障害と (2)短顔症・屈指症・永久歯無形性などの歯牙骨格異常を示した。
この変異が心房の進行性伝導障害・心房静止と歯骨形成異常の病因であることを証明するために、変異Cx45のギャップ結合の生化学的・生理学的特性をin vitroで解析した。培養N2a細胞に強制発現させたCx45-R75Hは、ほぼ正常Cx45と同様、細胞・細胞間のギャップ結合プラークを形成した。しかし、Lucifer Yellowの隣接細胞へ移行する速度はCx45-R75Hで著しく遅延、ダブルホールセルパッチクランプ法測定した細胞間コンダクタンスも著しく低下していた。これらの結果は、Cx45-R45Hはギャップ結合に大きな構造異常をもたらすことはないが、その電気生理学的特性は著しく低下していることが判明した。
Cx45変異がもたらす心房伝導障害をin vivoで確認するために、心臓特異的コンディショナルノックアウトマウスを作成した。タモキシフェン誘導によって心臓Cx45をノックアウトすると、マウスの心電図はP波消失、PR間隔延長、心房性不整脈を示し、経食道ペーシングでも洞結節回復時間の延長が確認された。
以上の研究から、Cx45遺伝子は進行性心房伝導障害の新規の疾患遺伝子であることが証明された。

研究成果

• [国際共同研究] INSERM/CNRS(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: INSERM/CNRS
• [雑誌論文] Lack of genotype-phenotype correlation in Brugada syndrome and sudden arrhythmic death syndrome families with reported pathogenic SCN1B variants. (2018)
  • 著者名/発表者名: Gray B, Hasdem C, Ingles J, Aiba T, Makita N, Probst V, Wilde A, Newbury-Ecob R, Sheppard M, Semsarian C, Sy R, Behr E
  • 雑誌名: Heart Rhythm 巻: in Press ページ: in Press
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] HCN4 pacemaker channels attenuate the parasympathetic response and stabilize the spontaneous firing of the sinoatrial node (2018)
  • 著者名/発表者名: Kozasa Y, Nakashima N, Ito M, Ishikawa T, Kimoto H, Ushijima K, Makita N, Takano M
  • 雑誌名: J Physiol 巻: 596 ページ: 809-825.
  • DOI: 10.1113/JP275303
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Phenotypic Spectrum of a Mutation?Hotspot Responsible for the?Short QT Syndrome (2017)
  • 著者名/発表者名: Hu D, Li Y, Zhang J, Pfeiffer R, Gollob MH, Healey J, Harrell DT, Makita N, Abe H, Sun Y, Guo J, Zhang L, Yan G, Mah D, Walsh EP, Leopold HB, Giustetto C, Gaita F, Zienciuk-Krajka A, Mazzanti A, Priori SG, Antzelevitch C, Barajas-Martinez H
  • 雑誌名: JACC: Clinical Electrophysiology 巻: 3 ページ: 727-743.
  • DOI: 10.1016/j.jacep.2016.11.013
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Letter to the Editor (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa T, Makita N, Aoki H, Saida Y
  • 雑誌名: J Vet Intern Med 巻: 31 ページ: 967-968.
  • DOI: 10.1111/jvim.14781
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sick sinus syndrome with HCN4 mutations shows early onset and frequent association with atrial fibrillation and left ventricular noncompaction (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa T, Ohno S, Murakami T, Yoshida K, Mishima H, Fukuoka T, Kimoto H, Sakamoto R, Ohkusa T, Aiba T, Nogami A, Sumitomo N, Shimizu W, Yoshiura KI, Horigome H, Horie M, Makita N
  • 雑誌名: Heart Rhythm 巻: 14 ページ: 717-724.
  • DOI: 10.1016/j.hrthm.2017.01.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flecainide ameliorates arrhythmogenicity through NCX flux in Andersen-Tawil syndrome-iPS cell-derived cardiomyocytes (2017)
  • 著者名/発表者名: Kuroda Y, Yuasa S, Watanabe Y, Ito S, Egashira T, Seki T, Hattori T, Ohno S, Kodaira M, Suzuki T, Hashimoto H, Okata S, Tanaka A, Aizawa Y, Murata M, Aiba T, Makita N, Furukawa T, Shimizu W, Kodama I, Ogawa S, Kokubun N, Horigome H, Horie M, Kamiya K, Fukuda K
  • 雑誌名: Biochemistry and Biophysics Reports 巻: 9 ページ: 245-256.
  • DOI: 10.1016/j.bbrep.2017.01.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gene-Based Risk Stratification for Cardiac Disorders in LMNA Mutation Carriers (2017)
  • 著者名/発表者名: Nishiuchi S, Makiyama T, Ishikawa T, Makita N et al.
  • 雑誌名: Circ Cardiovasc Genet 巻: 10 ページ: e001603.
  • DOI: 10.1161/CIRCGENETICS.116.001603
  • 査読あり
• [雑誌論文] Postmortem genetic analysis of sudden unexpected death in infancy: neonatal genetic screening may enable the prevention of sudden infant death (2017)
  • 著者名/発表者名: Oshima Y, Yamamoto T, Ishikawa T, Mishima H, Matsusue A, Umehara T, Murase T, Abe Y, Kubo SI, Yoshiura KI, Makita N, Ikematsu K
  • 雑誌名: J Hum Genet 巻: 62 ページ: 989-995.
  • DOI: 10.1038/jhg.2017.79
  • 査読あり
• [雑誌論文] Progressive atrial conduction system defects associated with bone malformation caused by a connexin45 mutation (2017)
  • 著者名/発表者名: Seki A, Ishikawa T, Daumy X, Mishima H, Barc J, Sasaki R, Nishii K, Saito K, Urano M, Ohno S, Otsuki S, Kimoto H, Baruteau A, Thollet A, Fouchard S, Bonnaud S, Parent P, Shibata Y, Perrin JP, Le Marec H, Hagiwara N, Mercier S, Horie M, Probst V, Yoshiura KI, Redon R, Schott JJ, Makita N
  • 雑誌名: J Am Coll Cardiol 巻: 70 ページ: 58-70.
  • DOI: 10.1016/j.jacc.2017.05.039
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Genotype-Phenotype Correlation of SCN5A Mutation for the Clinical and Electrocardiographic Characteristics of Probands With Brugada Syndrome: A Japanese Multicenter Registry (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamagata K, Horie M, Aiba T, Ogawa S, Aizawa Y, Ohe T, Yamagishi M, Makita N, Sakurada H, Tanaka T, Shimizu A, Hagiwara N, Kishi R, Nakano Y, Takagi M, Makiyama T, Ohno S, Fukuda K, Watanabe H, Morita H, Hayashi K, Kusano K, Kamakura S, Yasuda S, Ogawa H, Miyamoto Y, Kapplinger JD, Ackerman MJ, Shimizu W
  • 雑誌名: Circulation 巻: 135 ページ: 2255-2270.
  • DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.117.027983
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Allele-specific ablation rescues electrophysiological abnormalities in a human iPS cell model of long-QT syndrome with a CALM2 mutation (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Y, Makiyama T, Harita T, Sasaki K, Wuriyanghai Y, Hayano M, Nishiuchi S, Kohjitani H, Hirose S, Chen J, Yokoi F, Ishikawa T, Ohno S, Chonabayashi K, Motomura H, Yoshida Y, Horie M, Makita N, Kimura T
  • 雑誌名: Hum Mol Genet 巻: 26 ページ: 1670-1677.
  • DOI: 10.1093/hmg/ddx073
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A novel de novo calmodulin mutation in a 6-year-old boy who experienced an aborted cardiac arrest (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahashi K, Ishikawa T, Makita N, Takefuta K, Nabeshima T, Nakayashiro M
  • 雑誌名: HeartRhythm Case Reports 巻: 3 ページ: 69-72.
  • DOI: 10.1016/j.hrcr.2016.09.004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Genetic and Biophysical Basis of Calmodulinopathy, and Functional Rescue by Genome-Editing in Patient-Derived iPS Cardiomyocytes (2017)
  • 著者名/発表者名: Makita N.
  • 学会等名: 20th International Symposium on Calcium Binding Proteins and Calcium Function in Health and Disease
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Genetic Mutation of Brugada Syndrome (2017)
  • 著者名/発表者名: Makita N.
  • 学会等名: Heart Rhythm Society Scientific Sessions
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Brugada Syndrome: Basic and Clinical Updates, Advancement of Basic Research (2017)
  • 著者名/発表者名: Makita N.
  • 学会等名: 13th Annual Congress European Cardiac Arrhythmia Society
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Multinational genome-wide association study in long QT syndrome identifies a role for common genetic variation in disease susceptibility and points to a polygenic architecture in mutation-negative cases (2017)
  • 著者名/発表者名: Lahrouchi N, Makita N et al.
  • 学会等名: Heart Rhythm Society Scientific Sessions
  • 国際学会
• [学会発表] De novo and Familial Connexin45 Mutant R75H Causes Progressive Atrioventricular Block Associated with Craniofacial and Dentodigital Dysmorphisms (2017)
  • 著者名/発表者名: Makita N, Seki A, Ishikawa T, Dawmy X, Mishima H, Barc J, Sasaki R, Nishii K, Saito K, Urano M, Ohno S, Otsuki S, Kimoto H, Baruteau A, Aurelie T, Swanny F, Stephanie B, Parent P, Shibata Y, Perrin JJ, Le Marec H, Hagiwara N, Mercier S, Horie M, Probst V, Yoshiura K, Redon R, Schott J, J.
  • 学会等名: Printemps de la Cardiologie Recherche Fondamentale et Clinique
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Gene-Based Risk Stratification for Cardiac Disorders in LMNA Mutation Carriers (2017)
  • 著者名/発表者名: Nishiuchi S, Makiyama T, Aiba T, Nakajima K, Ishikawa T, Murakoshi N, Watanabe H, Ohno S, Doi T, Shizuta S, Minamino T, Saito Y, Oginosawa Y, Nogami A, Aonuma K, Kusano K, Makita N, Shimizu W, Horie M, Kimura T.
  • 学会等名: The 10th Asia Pacific Heart Rhythm Sosiety Scientific Session
  • 国際学会
• [学会発表] CALM2-D134H Mutation Associated with Long-QT Syndrome Prevents Inactivation of L-type Ca2+ Currents in Human iPS Cell Derived Cardiomyocytes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Y, Makiyama T, Harita T, Hayano M, Nishiuchi S, Wuriyanghai Y, Kohjitani H, Hirose S, Yokoi F, Ishikawa T, Ohno S, Chinabayashi K, Suda K, Yoshida Y, Horie M, Makita N, Kimura T.
  • 学会等名: The 10th Asia Pacific Heart Rhythm Society Scientific Session
  • 国際学会
• [学会発表] Sick sinus syndrome caused by HCN4 mutations shows early onset and frequent association with atrial fibrillation and left ventricular non-compaction (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa T, Ohno S, Murakami T, Yoshida K, Fukuoka T, Mishima H, Kimoto H, Aiba T, Nogami A, Sumitomo N, Shimizu W, Horigome H, Yoshiura KI, Horie M, Makita N.
  • 学会等名: Heart Rhythm Society Scientific Sessions
  • 国際学会
• [学会発表] Mutation in L-type Calcium Channel Cav1.3 (CACNA1D) Underlying a Consanguineous Family Associated with Congenital AV Block and Deaf-Blindness (2017)
  • 著者名/発表者名: Kimoto H, Ishikawa T, Mishima H, Hasdemir C, Yoshiura K, Makita N.
  • 学会等名: The 10th Asia Pacific Heart Rhythm Society Scientific Session
  • 国際学会
• [学会発表] Gene-Based Risk Stratification for Cardiac Disorders in LMNA Mutation Carriers in Japan (2017)
  • 著者名/発表者名: Nishiuchi S, Aiba T, Makiyama T, Nakajima K, Yagihara N, Ishikawa T, Onoue K, Murakoshi N, Watanabe I, Ohkubo K, Watanabe H, Ohno S, Doi T, Shizuta S, Minamino T, Saito Y, Oginosawa Y, Nogami A, Aonuma K, Kusano K, Makita N, Shimizu W, Horie M, Kimura T.
  • 学会等名: American Heart Association Annual Scientific Session 2017
  • 国際学会
• [学会発表] CALM2-D134H Mutation Associated With Long-QT Syndrome Delayed Inactivation of L-type Ca2+ Currents in Human iPS Cells Derived Cardiomyocytes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Y, Makiyama T, Harita T, Hayano M, Nishiuchi S, Wuriyanghai Y, Kohjitani H, Hirose S, Yokoi F, Ishikawa T, Ohno S, Chonabayashi K, Suda K, Yoshida Y, Horie M, Makita N, Kimura T.
  • 学会等名: American Heart Association Annual Scientific Session 2017
  • 国際学会
• [学会発表] lL-cis-Diltiazem Ameliorates Impaired Calcium Channel Inactivation in a Patient-Specific Stem Cell Model of Long-QT Syndrome with a Calmodulin Mutation (2017)
  • 著者名/発表者名: Yokoi F, Makiyama T, Harita T, Yamamoto Y, Hayano M, Nishiuchi S, Kohjitani H, Wuriyanghai Y, Hirose S, Toyoda F, Yoshida Y, Makita N, Horie M, Kimura T.
  • 学会等名: The 10th Asia Pacific Heart Rhythm Society Scientific Session
• [学会発表] Genetics of Familial Atrial Fibrillation (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa T, Makita N.
  • 学会等名: 第81回日本循環器学会学術集会
• [学会発表] Genetic-based risk stratification for cardiac disorders in LMNA mutation carriers (2017)
  • 著者名/発表者名: Nishiuchi S, Aiba T, Nakajima K, Hirose S, Kohjitani H, Yamamoto Y, Harita T, Hayano M, Sasaki K, Ishikawa T, Onoue K, Saito Y, Kusano K, Makita N, Shimizu W, Horie M, Kimura T.
  • 学会等名: 第81回日本循環器学会学術集会
• [学会発表] Genotype-Phenotype Correlation of SCN5A Mutations for the Clinical and Electrocardiographic Characteristics of Probands with Brugada Syndrome: A Japanese Multicenter Registry (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamagata K, Horie M, Aiba T, Ogawa S, Aizawa Y, Ohe T, Yamagishi M, Makita N, Sakurada H, Tanaka T, Shimizu A, Hagiwara N, Kishi R, Nakano Y, Takagi M, Makiyama T, Ohno S, Fukuda K, Watanabe H, Morita H, Hayashi K, Fukushima-Kusano K, Kamakura S, Yasuda S, Ogawa H, Y. M, Kapplinger J, Ackerman M, Shimizu W.
  • 学会等名: 第81回日本循環器学会学術集会
• [学会発表] Allele-specific ablation rescues electrophysiological abnormalities in a human iPS cell model of long-QT syndrome with a CALM2 mutation (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Y, Makiyama T, Harita T, Sasaki K, Wuriyanghai Y, Nishiuchi S, Kohjitani H, Hirose S, Ishikawa T, Motomura H, Ohno S, Yoshida Y, Horie M, Makita N, Kimura T.
  • 学会等名: 第81回日本循環器学会学術集会
• [学会発表] Calmodulin Mutations Responsible for Long QT Syndrome and Functional Rescue using a CRISPR/Cas9 System (2017)
  • 著者名/発表者名: 蒔田直昌.
  • 学会等名: 第94回日本生理学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] ブルガダ症候群の予後予測を目指す変異心筋Naチャネルの機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 下河舞子, 木本浩貴, 石川泰輔, 蒔田直昌.
  • 学会等名: 第68回西日本生理学会
• [学会発表] Mutation Spot-sensitive Clinical Features and Risk of Life-threatening Arrhythmia in Long QT Syndrome Type 1 in Japan (2017)
  • 著者名/発表者名: Aiba T, Makimoto H, Yagihara N, Watanabe H, Ohno S, Hayashi K, Sumitomo N, Yoshinaga M, Morita H, Miyamoto Y, Makita N, Horie M, Yasuda S, Kusano K, Shimizu W.
  • 学会等名: 第81回日本循環器学会学術集会
• [学会発表] Mutations in Desmin Gene Uncover Phenotypic Overlap between Progressive Cardiac Conduction Defect with Muscular Dystrophy and Cardiomyopathy (2017)
  • 著者名/発表者名: 木本浩貴, 石川泰輔, 町田紘子, 森田宏, 住友直方, 中村一文, 伊藤浩, バーク・ジュリアン, ショット・ジョンジャック, 蒔田直昌.
  • 学会等名: 第81回日本循環器学会学術集会