エクソーム解析における疾患原因変異同定率の低迷を打破するための多面的アプローチ

2017 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 16K07211
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 宮 冬樹 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 講師 (50415311)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: エクソーム解析 / 疾患原因変異同定手法開発 / 次世代シーケンスのバイオインフォマティクス

研究実績の概要

計画書の段階で、①エクソームからのコピー数探索、②ミトコンドリアDNA（mtDNA）解析、③候補変異の迅速な機能解析スクリーニング法開発、④エクソーム補完リシーケンス法の改良、の４つを計画していた。
①に関しては昨年度までに研究を終了し、実際に幾つかの検体でコピー数異常の検出に成功しその論文も出版済である。
②に関しても昨年度までに解析手法を確立させた。さらに全ゲノム解析にも拡張し、エクソームよりもさらにmtDNAのシーケンス読み深度を深く正確に検出できることを確認した。
③は昨年度までに候補変異の絞り込みまで幾つか行っており、今年度は実際の機能解析を進めて幾つか論文化も行った。
④は最新データベース遺伝子情報に基づき追加リシーケンス用プローブを設計し完成させたが、今年度は全ゲノム解析にまで手法を拡張させることによって、その解析データを解析し、エクソーム解析では読み逃しの起こりやすい領域についても全ゲノム解析の方がより広範囲にカバーできていることが確認された。実際のタンパク質コード領域のカバー率はエクソーム解析単独が95%程度補完リシーケンス法との統合時が98%程度、全ゲノム解析時は99%以上という結果が得られている。全ゲノムシーケンスのコストは年々低下しているため、今後は変異解析手法の第一選択として全ゲノム解析も十分考慮に入れられると考えられた。
さらに上記の予定以上に研究を拡張し、エクソーム解析の通常手法では検出が難しい100bp以上の長さの挿入・欠失（indel）を検出する手法も開発し、論文化も行った。現在、実際の疾患検体について解析を進めている段階である。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初の研究計画を更に拡張させ、疾患原因変異の同定を目指し、エクソーム解析の通常手法では検出が難しい100bp以上の長さの挿入・欠失（indel）を検出する手法も開発し、論文化も行ったため。現在はこれまでの解析手法で疾患原因変異が同定できなかった検体の再解析を行っている段階である。さらに、エクソーム解析のみならず全ゲノム解析についても検証し、全ゲノム解析が疾患原因変異探索に有用かどうかの検証も進めているため。

今後の研究の推進方策

当初の計画の項目については、手法開発はほぼ終了したので、実際の検体データの解析を行い、既存手法では疾患原因変異が同定できなかった検体についての新規変異同定およびその機能解析を進める。
さらに、追加で研究を拡張したindel解析と全ゲノム解析においても、同様に実際の神経変性疾患の患者さんの家系データを用いて原因変異探索を行っていく予定である。

次年度使用額が生じた理由

当初の予定より試薬代が値引きされ残予算が生じたため。また、計画していた機能解析の一部を次年度へ持ち越したため。

研究成果

• [雑誌論文] Discovery of a Cynomolgus Monkey Family With Retinitis Pigmentosa (2018)
  • 著者名/発表者名: Ikeda Yasuhiro、Nishiguchi Koji M.、Miya Fuyuki、Shimozawa Nobuhiro、Funatsu Jun、Nakatake Shunji、Fujiwara Kohta、Tachibana Takashi、Murakami Yusuke、Hisatomi Toshio、Yoshida Shigeo、Yasutomi Yasuhiro、Tsunoda Tatsuhiko、Nakazawa Toru、Ishibashi Tatsuro、Sonoda Koh-Hei
  • 雑誌名: Investigative Opthalmology & Visual Science 巻: 59 ページ: 826～826
  • DOI: 10.1167/iovs.17-22958
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fetal ultrasonographic findings including cerebral hyperechogenicity in a patient with non-lethal form of Raine syndrome (2018)
  • 著者名/発表者名: Tamai Kei、Tada Katsuhiko、Takeuchi Akihito、Nakamura Makoto、Marunaka Hidenori、Washio Yosuke、Tanaka Hiroyuki、Miya Fuyuki、Okamoto Nobuhiko、Kageyama Misao
  • 雑誌名: American Journal of Medical Genetics Part A 巻: 176 ページ: 682～686
  • DOI: 10.1002/ajmg.a.38598
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel missense mutation in the HECT domain of NEDD4L identified in a girl with periventricular nodular heterotopia, polymicrogyria and cleft palate (2017)
  • 著者名/発表者名: Kato Koji、Miya Fuyuki、Hori Ikumi、Ieda Daisuke、Ohashi Kei、Negishi Yutaka、Hattori Ayako、Okamoto Nobuhiko、Kato Mitsuhiro、Tsunoda Tatsuhiko、Yamasaki Mami、Kanemura Yonehiro、Kosaki Kenjiro、Saitoh Shinji
  • 雑誌名: Journal of Human Genetics 巻: 62 ページ: 861～863
  • DOI: 10.1038/jhg.2017.53
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel genetic syndrome with STARD9 mutation and abnormal spindle morphology (2017)
  • 著者名/発表者名: Okamoto Nobuhiko、Tsuchiya Yuki、Miya Fuyuki、Tsunoda Tatsuhiko、Yamashita Kumiko、Boroevich Keith A.、Kato Mitsuhiro、Saitoh Shinji、Yamasaki Mami、Kanemura Yonehiro、Kosaki Kenjiro、Kitagawa Daiju
  • 雑誌名: American Journal of Medical Genetics Part A 巻: 173 ページ: 2690～2696
  • DOI: 10.1002/ajmg.a.38391
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Basis and Genotype?Phenotype Correlations of INSR Mutations Causing Severe Insulin Resistance (2017)
  • 著者名/発表者名: Hosoe Jun、Kadowaki Hiroko、Miya Fuyuki、Aizu Katsuya、Kawamura Tomoyuki、Miyata Ichiro、Satomura Kenichi、Ito Takeru、Hara Kazuo、Tanaka Masaki、Ishiura Hiroyuki、Tsuji Shoji、Suzuki Ken、Takakura Minaka、Boroevich Keith A.、Tsunoda Tatsuhiko、Yamauchi Toshimasa、Shojima Nobuhiro、Kadowaki Takashi
  • 雑誌名: Diabetes 巻: 66 ページ: 2713～2723
  • DOI: 10.2337/db17-0301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Defects in autophagosome-lysosome fusion underlie Vici syndrome, a neurodevelopmental disorder with multisystem involvement (2017)
  • 著者名/発表者名: Hori Ikumi、Otomo Takanobu、Nakashima Mitsuko、Miya Fuyuki、et al.、Saitoh Shinji
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 ページ: 3552
  • DOI: 10.1038/s41598-017-02840-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Siblings with optic neuropathy and RTN4IP1 mutation (2017)
  • 著者名/発表者名: Okamoto Nobuhiko、Miya Fuyuki、Hatsukawa Yoshikazu、Suzuki Yasuhiro、Kawato Kazumi、Yamamoto Yuto、Tsunoda Tatsuhiko、Kato Mitsuhiro、Saitoh Shinji、Yamasaki Mami、Kanemura Yonehiro、Kosaki Kenjiro
  • 雑誌名: Journal of Human Genetics 巻: 62 ページ: 927～929
  • DOI: 10.1038/jhg.2017.68
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polygenic burdens on cell-specific pathways underlie the risk of rheumatoid arthritis (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishigaki Kazuyoshi、Kochi Yuta、Suzuki Akari、Tsuchida Yumi、Tsuchiya Haruka、Sumitomo Shuji、Yamaguchi Kensuke、Nagafuchi Yasuo、Nakachi Shinichiro、Kato Rika、Sakurai Keiichi、Shoda Hirofumi、Ikari Katsunori、Taniguchi Atsuo、Yamanaka Hisashi、Miya Fuyuki、Tsunoda Tatsuhiko、et al.、Yamamoto Kazuhiko
  • 雑誌名: Nature Genetics 巻: 49 ページ: 1120～1125
  • DOI: 10.1038/ng.3885
  • 査読あり
• [雑誌論文] The prediction models for postoperative overall survival and disease-free survival in patients with breast cancer (2017)
  • 著者名/発表者名: Shigemizu Daichi、Iwase Takuji、Yoshimoto Masataka、Suzuki Yasuyo、Miya Fuyuki、Boroevich Keith A、Katagiri Toyomasa、Zembutsu Hitoshi、Tsunoda Tatsuhiko
  • 雑誌名: Cancer Medicine 巻: 6 ページ: 1627～1638
  • DOI: 10.1002/cam4.1092
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of a Human Clonogenic Progenitor with Strict Monocyte Differentiation Potential: A Counterpart of Mouse cMoPs (2017)
  • 著者名/発表者名: Kawamura Shunsuke、Onai Nobuyuki、Miya Fuyuki、Sato Taku、Tsunoda Tatsuhiko、Kurabayashi Kazutaka、Yotsumoto Satoshi、Kuroda Shoko、Takenaka Katsuto、Akashi Koichi、Ohteki Toshiaki
  • 雑誌名: Immunity 巻: 46 ページ: 835～848.e4
  • DOI: 10.1016/j.immuni.2017.04.019
  • 査読あり
• [学会発表] 頭部外傷を契機に精査診断に至ったSotos症候群の乳児例 (2018)
  • 著者名/発表者名: 四本 由郁, 原田 敦子, 宮 冬樹, 金村 米博, 岡本 伸彦, 角田 達彦, 加藤 光広, 齋藤 伸治, 小崎 健次郎, 玉置 知子
  • 学会等名: 第40回日本小児遺伝学会学術集会
• [学会発表] RAB11B遺伝子異常による新規Neurogenetic syndrome (2018)
  • 著者名/発表者名: 岡本伸彦, 宮 冬樹, 加藤光広, 金村米博, 齋藤伸治, 角田達彦, 小崎健次郎
  • 学会等名: 第40回日本小児遺伝学会学術集会
• [学会発表] 異所性灰白質，多小脳回，口蓋裂を呈し，NEDD4Lに新規のミスセンス変異を認めた1例 (2018)
  • 著者名/発表者名: 加藤 耕治, 宮 冬樹, 中村 勇治, 家田 大輔, 堀 いくみ, 根岸 豊, 服部 文子, 齋藤 伸治
  • 学会等名: 第40回日本小児遺伝学会学術集会
• [学会発表] 既存のexome解析では疾患原因変異同定が困難な検体の原因変異探索手法の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 宮 冬樹, 重水 大智, 金村 米博, 齋藤 伸治, 岡本 伸彦, 加藤 光広, 山崎 麻美, 松永 達雄, 務台 英樹, 小崎 健次郎, 角田 達彦
  • 学会等名: 日本人類遺伝学会 第62回大会
• [学会発表] 疾患原因変異発見のための正確な中間サイズインデル検出法の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 重水 大智, 宮 冬樹, 秋山 真太郎, 奥田 修二郎, Keith Boroevich, 藤本 明洋, 中川 英刀, 尾崎 浩一, 新飯田 俊平, 金村 米博, 岡本 伸彦, 齋藤 伸治, 加藤 光広, 山崎 麻美, 松永 達雄, 務台 英樹, 小崎 健次郎, 角田 達彦
  • 学会等名: 日本人類遺伝学会 第62回大会
• [学会発表] PI3K-AKT-mTOR経路異常による巨脳症の臨床的・分子遺伝学的・生化学的検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 堀 いくみ、根岸 豊、宮 冬樹、角田 達彦、金村 米博、小崎 健次郎、齋藤 伸治
  • 学会等名: 日本人類遺伝学会 第62回大会
• [学会発表] Dandy-Walker症候群をきたしたプラスミノゲン欠損症例の経過と遺伝カウンセリング (2017)
  • 著者名/発表者名: 原田敦子，四本由郁，夫律子，高畑靖子，宮 冬樹，金村米博，岡本伸彦，角田達彦，加藤光広，齋藤信治，小崎健次郎，山崎麻美，玉置知子
  • 学会等名: 日本人類遺伝学会 第62回大会
• [学会発表] インスリン受容体遺伝子フィブロロネクチンタイプ 3 ドメインにおける遺伝子変異の蛋白質立体構造への影響と臨床的重症度の関連 (2017)
  • 著者名/発表者名: 細江 隼, 門脇 弘子, 宮 冬樹, 高倉 美菜香, 会津 克哉, 宮田 市郎, 川村 智行, 里村 憲一, 伊東 建, 原 一雄, 田中 真生, 石浦 浩之, 辻 省次, 鈴木 顕, 角田 達彦, 庄嶋 伸浩, 山内 敏正, 門脇 孝
  • 学会等名: 日本人類遺伝学会 第62回大会
• [学会発表] PNKP遺伝子に複合へテロ変異を認めた難治性てんかんの一例 (2017)
  • 著者名/発表者名: 緒方 怜奈, 宮 冬樹, 加藤 光広
  • 学会等名: 第51回 日本てんかん学会学術集会
• [学会発表] インスリン受容体遺伝子変異に関するタンパク質立体構造への影響と表現型の相関 (2017)
  • 著者名/発表者名: 細江 隼、門脇 弘子、宮 冬樹、会津 克哉、宮田 市郎、川村 智行、里村 憲一、鈴木 顕、高倉 美菜香、角田 達彦、山内 敏正、庄嶋 伸浩、門脇 孝
  • 学会等名: 第60回日本糖尿病学会年次学術集会
• [学会発表] evere Insulin Resistance Caused by Mutations in INSR: Genotype-phenotype Correlations and Structural Characterization of the Mutations (2017)
  • 著者名/発表者名: Jun Hosoe, Hiroko Kadowaki, Fuyuki Miya, Ichiro Miyata, Aizu Katsuya, Tomoyuki Kawamura, Kenichi Satomura, Takeru Ito, Tatsuhiko Tsunoda, Toshimasa Yamauchi, Nobuhiro Shojima, Takashi Kadowaki
  • 学会等名: The 77th Scientific Sessions of the American Diabetes Association
  • 国際学会
• [学会発表] 既存のexome解析では疾患原因変異同定が困難な検体の原因変異探索手法の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 宮 冬樹, 重水 大智, 齋藤 伸治, 須藤 章, 中川 英刀, 奥田 修二郎, 岡本 伸彦, 加藤 光広, 山崎 麻美, Keith A. Boroevich, 金村 米博, 小崎 健次郎, 角田 達彦
  • 学会等名: 次世代現場の会 第5回研究会
• [学会発表] Novel compound heterozygous variants in PLK4 cause microcephaly and chorioretinopathy (2017)
  • 著者名/発表者名: 横井摂理, 堤真紀子, 宮冬樹, 宮田昌史, 加藤光広, 岡本伸彦, 角田達彦, 山崎麻美, 金村米博, 小崎健次郎, 齋藤伸治, 倉橋浩樹
  • 学会等名: 第59回小児神経学会
• [学会発表] Clinical heterogeneity of genetically confirmed nine patients with Vici syndrome. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shinji Saitoh, Ikumi Hori, Takanobu Otomo, Mitsuko Nakashima, Fuyuki Miya, Yutaka Negishi, Ayako Hattori, Tatsuhiko Tsunoda, Naomichi Matsumoto, Tamotsu Yoshimori
  • 学会等名: 14th Asian and Oceanian Congress of Child Neurology (AOCCN)
  • 国際学会
• [備考] 東京医科歯科大学 難治疾患研究所 医科学数理分野
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/mesm/index.html