世界の瞬発系・持久系選手の全ゲノム塩基配列解析による運動能力関連遺伝子の解明

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H01872
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: 田中 雅嗣 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 客員教授 (60155166)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 遺伝子多型 / 全ゲノム塩基配列決定 / 持久系運動能力 / 瞬発系運動能力 / 筋損傷 / 腱断裂 / 加齢性筋減弱症 / サルコペニア

研究実績の概要

本研究の目的は、世界の瞬発系および持久系運動選手のゲノム全領域の塩基配列を次世代シークエンサによって決定し、遺伝子発現制御の特性、遺伝子産物の構造・機能に影響を与えるアミノ酸置換、さらにゲノムの構造変化を網羅的に解析することによって、運動能力に関連する遺伝的素因を解明することにある。骨格筋・血液細胞でのトランスクリプトーム・メタボローム等の解析結果との照合により、骨格筋の代謝的特性ならびに骨格筋・腱の強度に影響を与える多型、呼吸・循環系の適応能力に関連する遺伝的背景を明らかにすることができ、個人の特性に応じた競技種目の選択やトレーニング方法の改善などに役立てることができる。アスローム研究とは、 アスリートのためのマルチオミクス研究 “Multi-Omics Studies for Athletes”であり、ゲノム・トランスクリプトーム・エピゲノム・プロテオーム・メタボローム “genome, transcriptome, epigenome, proteome, metabolome”を包括的に解析する。Athlome Project Consortiumは具体的に4つの目標を掲げる。1) 世界の研究拠点の相互協力体制とバイオバンクを構築する。2) 運動能力、トレー ニングに対する応答、筋損傷易罹患性に関連する遺伝子多型を発見する。3) 探索的研究から得られた遺伝子マーカーの有用性を検証 ・確認する。4) 新たに発見された生物学的プロセスを理解するために遺伝子産物の機能解析を行う。

現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

過去に集積されたDNAの質が低いため、高度な塩基配列解析に適さないサンプルが含まれていた。研究参加者から再同意を得て、新たに唾液DNAを収集することを決定した。西および東アフリカ出身の短距離走者と長距離走者1000人の全ゲノム塩基配列解析を目指している。このプロジェクトのフェーズ1はすでに開始されており、最高レベルの12人の短距離走者と12人の長距離走者（世界記録保持者、オリンピック選手、世界チャンピオン）のシークエンシングが行われた。フェーズ2（2016-2018）は、配列決定のためのサンプルサイズを100ゲノムに増加させることを含む。全ゲノム塩基配列決定を行う対象者は、2020年までに1,000に拡大される（フェーズ3）。このシークエンシングプロジェクトの重要な目的は、エリート東アフリカ選手と西アフリカ選手の遺伝子型分布を記録することにある。 1000 Athlomes Projectから生成される大量の遺伝子型データは、1）将来のパフォーマンス研究のための参照パネル、および2）医学における他の極端な表現型研究のためのガイドとして役立つと期待される。

今後の研究の推進方策

保存されているサンプルからのDNAの再抽出、ならびに唾液などサンプルの再採取を計画した。しかし、COVID-19パンデミックの期間は新たな試料収集が困難であった。研究者の異動に伴い、倫理委員会の再審査を受ける。世界的な競技会における試料収集を再開する。これまでに、ゲノム全塩基配列解析によって東アフリカの長距離走選手に特有な複数の遺伝子多型を同定した。これらの遺伝子多型の頻度をアフリカならびにヨーロッパ・アジア・アメリカの他集団における頻度と比較し、高地への適応などの可能性を検討する。また、これらの遺伝子多型の表現型に対する影響を明らかにするために、他の大規模な横断的ならびに縦断的疫学研究の結果と比較検討を行う。

研究成果

• [雑誌論文] D-amino acid oxidase (DAO) rare genetic missense variant p.Pro103Leu and gastric cancer (2021)
  • 著者名/発表者名: Zong Yuan、Tanaka Masashi、Muramatsu Masaaki、Arai Tomio
  • 雑誌名: Molecular and Clinical Oncology 巻: 14 ページ: 58
  • DOI: 10.3892/mco.2021.2220
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ミトコンドリアゲノムと疾患 (2021)
  • 著者名/発表者名: 田中雅嗣
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 278 ページ: 340-346
• [雑誌論文] ミトコンドリア病の治療と診断のためのバイオマーカーGDF15 (2021)
  • 著者名/発表者名: 田中雅嗣
  • 雑誌名: 小児内科 巻: 54 ページ: 663～666
• [雑誌論文] Sport and exercise genomics: the FIMS 2019 consensus statement update (2020)
  • 著者名/発表者名: Tanisawa Kumpei、Wang Guan、Seto Jane、Tanaka Masashi、Pitsiladis Yannis et al.
  • 雑誌名: British Journal of Sports Medicine 巻: 54 ページ: 969～975
  • DOI: 10.1136/bjsports-2019-101532
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A mitochondrial mutational signature of temperature in ectothermic and endothermic vertebrates (2020)
  • 著者名/発表者名: Mikhailova Alina G., Iliushchenko Dmitrii, Shamansky Victor, Tanaka Masashi, Popadin Konstantin, et al.
  • 雑誌名: bioRxiv 巻: － ページ: －
  • DOI: 10.1101/2020.07.25.221184
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Werner Syndrome Helicase (WRN) Gene Variants and Cancer in Japanese Elderly: An Autopsy Study (2020)
  • 著者名/発表者名: Yuan Zong, Masashi Tanaka, Masaaki Muramatsu, Tomio Arai
  • 雑誌名: Journal of Geriatric Medicine and Gerontology 巻: 6 ページ: 103
  • DOI: 10.23937/2469-5858/1510103
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Serum growth differentiation factor 15 level is associated with muscle strength and lower extremity function in older patients with cardiometabolic disease (2020)
  • 著者名/発表者名: Oba Kazuhito, Ishikawa Joji, Tamura Yoshiaki, Fujita Yasunori, Ito Masafumi, Iizuka Ai, Fujiwara Yoshinori, Kodera Remi, Toba Ayumi, Toyoshima Kenji, Chiba Yuko, Mori Seijiro, Tanaka Masashi, Ito Hideki, Harada Kazumasa, Araki Atsushi
  • 雑誌名: Geriatrics & Gerontology International 巻: 20 ページ: 980～987
  • DOI: 10.1111/ggi.14021
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Olympia Declaration (2019)
  • 著者名/発表者名: Pitsiladis Yannis P., Abatzis-Papadopoulos Manolis, Tanaka Masashi, Wang Guan, Yang Huanming, et al.
  • 雑誌名: Current Sports Medicine Reports 巻: 18 ページ: 448～451
  • DOI: 10.1249/JSR.0000000000000660
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Clinicopathological characteristics of gastric cancer with carbohydrate antigen 19‐9 expression occurring in elderly individuals: An autopsy study (2019)
  • 著者名/発表者名: Wang Tan, Matsuda Yoko, Nonaka Keisuke, Kakizaki Mototsune, Ishiwata Toshiyuki, Kanazawa Nobuo, Uegaki Satoko, Muramatsu Masaaki, Sawabe Motoji, Mori Seijiro, Tanaka Masashi, Kitagawa Masanobu, Arai Tomio
  • 雑誌名: Pathology International 巻: 70 ページ: 92～100
  • DOI: 10.1111/pin.12882
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Biomarkers and clinical rating scales for sodium pyruvate therapy in patients with mitochondrial disease (2019)
  • 著者名/発表者名: Koga Yasutoshi, Povalko Nataliya, Inoue Eisuke, Nashiki Kazutaka, Tanaka Masashi
  • 雑誌名: Mitochondrion 巻: 48 ページ: 11～15
  • DOI: 10.1016/j.mito.2019.02.001
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] The stem cell-specific intermediate filament nestin missense variation p.A1199P is associated with pancreatic cancer (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsuda Yoko、Tanaka Masashi、Sawabe Motoji、Mori Seijiro、Muramatsu Masaaki、Naka Mieno Makiko、Ishiwata Toshiyuki、Arai Tomio
  • 雑誌名: Oncology Letters 巻: 17 ページ: 4647-4654
  • DOI: 10.3892/ol.2019.10106
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Renormalized basal metabolic rate describes the human aging process and longevity (2019)
  • 著者名/発表者名: Kitazoe Yasuhiro, Kishino Hirohisa, Tanisawa Kumpei, Udaka Keiko, Tanaka Masashi
  • 雑誌名: Aging Cell 巻: 18 ページ: －
  • DOI: 10.1111/acel.12968
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Risk of mitochondrial deletions is affected by the global secondary structure of the mitochondrial genome (2019)
  • 著者名/発表者名: Mikhailova Alina A., Shamanskiy Viktor, Tanaka Masashi, Khrapko Konstantin, Popadin Konstantin et al.
  • 雑誌名: bioRxiv 巻: － ページ: －
  • DOI: 10.1101/603282
  • 査読あり