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

2018 年度 実績報告書

• 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 / 疾患遺伝子変異 / 遺伝性疾患 / 次世代シーケンサー / CNV解析 / ミトコンドリア / 全ゲノムシーケンス

研究実績の概要

本研究の目的は次世代シーケンサーを用いたエクソーム解析の疾患原因変異探索において、約70%と言われる未同定変異を探索する手法を解析し、実際に原因変異を同定するものである。計画書の段階で複数手法の実施予定を挙げたが、それらを進めると共に、以下のように予定以上の実績を残した。
1) コピー数変異（CNV）探索について、多数の方法を試行し各手法ごとに異なるCNVがcallされること、故にcallが複数手法で一致する積集合ではなくいずれかの手法でcallされた和集合のCNVの中から探索することで疾患変異の偽陰性を少なくできること、そして実際に複数の家系で疾患原因変異を同定することにも成功した。
2) 複数のエクソームプラットフォームを解析し、mtDNAが大部分のプラットフォームで非選択的mtDNAの混入により全領域シーケンスされていること、しかしPCRベースの手法の場合にはmtDNAがほぼ全く読まれていないことが明らかになった。mtDNAのheteroplasmyの率が次世代シーケンスのアレル頻度と良く相関していることをデジタルPCRでの検証と合わせて確認することができ、エクソーム解析でmtDNA解析が可能であることを実証した。
3) 迅速な機能解析スクリーニング法は、マウスや細胞を用いる実験は未だ大きな時間がかかるため、各種予測ソフトのモデルと既知アノテーション情報を統合することで、多数の候補変異からより精度高く候補変異を絞り込む手法を構築した。
4) 通常ではcallが難しい1万bp程度までの長いindelのcall手法を開発し論文化公表した。
5) エクソーム補完リシーケンスの改良も行ったが、さらに網羅性の高い全ゲノムシーケンス（WGS）の検討を行い、エクソーム解析よりもエクソン領域のカバー率すらWGSが凌駕していること、CNV解析にもWGSが優位であること、等を明らかとした。

研究成果

• [雑誌論文] 難治性てんかんと退行を示した<i>POGZ</i>変異症の1例 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山形 誠也、齋藤 伸治、服部 文子、宮 冬樹、久保田 裕子、遠藤 剛、根岸 豊、中村 勇治、角田 達彦、小崎 健次郎
  • 雑誌名: 脳と発達 巻: 51 ページ: 29～32
  • DOI: https://doi.org/10.11251/ojjscn.51.29
  • 査読あり
• [雑誌論文] MYCN de novo gain-of-function mutation in a patient with a novel megalencephaly syndrome (2018)
  • 著者名/発表者名: Kato Kohji、Miya Fuyuki、Hamada Nanako、Negishi Yutaka、Narumi-Kishimoto Yoko、Ozawa Hiroshi、Ito Hidenori、Hori Ikumi、Hattori Ayako、Okamoto Nobuhiko、Kato Mitsuhiro、Tsunoda Tatsuhiko、Kanemura Yonehiro、Kosaki Kenjiro、Takahashi Yoshiyuki、Nagata Koh-ichi、Saitoh Shinji
  • 雑誌名: Journal of Medical Genetics 巻: in press, online release ページ: -
  • DOI: 10.1136/jmedgenet-2018-105487
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gene expression dataset for whole cochlea of Macaca fascicularis (2018)
  • 著者名/発表者名: Mutai Hideki、Miya Fuyuki、Shibata Hiroaki、Yasutomi Yasuhiro、Tsunoda Tatsuhiko、Matsunaga Tatsuo
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 ページ: 15554
  • DOI: 10.1038/s41598-018-33985-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genome-wide association study suggests four variants influencing outcomes with ranibizumab therapy in exudative age-related macular degeneration (2018)
  • 著者名/発表者名: Akiyama Masato、Takahashi Atsushi、Momozawa Yukihide、Arakawa Satoshi、Miya Fuyuki、Tsunoda Tatsuhiko、他19名、Kubo Michiaki
  • 雑誌名: Journal of Human Genetics 巻: 63 ページ: 1083～1091
  • DOI: 10.1038/s10038-018-0493-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel homozygous missense mutation in the SH3-binding motif of STAMBP causing microcephaly-capillary malformation syndrome (2018)
  • 著者名/発表者名: Hori Ikumi、Miya Fuyuki、Negishi Yutaka、Hattori Ayako、Ando Naoki、Boroevich Keith A.、Okamoto Nobuhiko、Kato Mitsuhiro、Tsunoda Tatsuhiko、Yamasaki Mami、Kanemura Yonehiro、Kosaki Kenjiro、Saitoh Shinji
  • 雑誌名: Journal of Human Genetics 巻: 63 ページ: 957～963
  • DOI: 10.1038/s10038-018-0482-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] A case report of reversible generalized seizures in a patient with Waardenburg syndrome associated with a novel nonsense mutation in the penultimate exon of SOX10 (2018)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Noriomi、Mutai Hideki、Miya Fuyuki、Tsunoda Tatsuhiko、Terashima Hiroshi、Morimoto Noriko、Matsunaga Tatsuo
  • 雑誌名: BMC Pediatrics 巻: 18 ページ: 171
  • DOI: 10.1186/s12887-018-1139-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] IMSindel: An accurate intermediate-size indel detection tool incorporating de novo assembly and gapped global-local alignment with split read analysis (2018)
  • 著者名/発表者名: Shigemizu Daichi、Miya Fuyuki、Akiyama Shintaro、Okuda Shujiro、Boroevich Keith A、Fujimoto Akihiro、Nakagawa Hidewaki、Ozaki Kouichi、Niida Shumpei、Kanemura Yonehiro、Okamoto Nobuhiko、Saitoh Shinji、Kato Mitsuhiro、Yamasaki Mami、Matsunaga Tatsuo、Mutai Hideki、Kosaki Kenjiro、Tsunoda Tatsuhiko
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 ページ: 5608
  • DOI: 10.1038/s41598-018-23978-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Identification of SLC12A2 as a Candidate Deafness Gene in Human. (2019)
  • 著者名/発表者名: utai H, Wasano K, Momozawa Y, Kamatani Y, Miya F, Masuda S, Morimoto N, Nara K, Takahashi S, Tsunoda T, Homma K, Michiaki Kubo M, Matsunaga T.
  • 学会等名: Association for Research in Otolaryngology (ARO) 42nd Annual Midwinter Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 3家系より同定された新規難聴原因候補SLC12A2と変異の機能解析（SLC12A2 was identified as a candidate of novel deafness gene from 3 families） (2018)
  • 著者名/発表者名: 務台 英樹、和佐野 浩一郎、桃沢 幸秀、鎌谷 洋一郎、宮 冬樹、奈良 清光、タカハシサトエ、角田 達彦、本間 和明、久保 充明、松永 達雄
  • 学会等名: 第41回 日本分子生物学会年会
• [学会発表] Beyond the limitations of exome analysis for genetic disorders（exome解析による疾患原因変異探索の限界を突破するための手法の検証） (2018)
  • 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, 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63回大会
• [学会発表] Structural basis of mutations of the tyrosine kinase domain in INSR and the relations with clinical severity.（インスリン受容体 tyrosine kinase domainをコードする遺伝子変異に伴うタンパク質立体障害と臨床的重症度の関連） (2018)
  • 著者名/発表者名: Hosoe J, Kadowaki H, Miya F, Takakura M, Tanaka M, Ishiura H, Tsuji S, Tsundoa T, Sshojima N, Yamauchi T, Kadowaki T.
  • 学会等名: 日本人類遺伝学会第63回大会
• [学会発表] A de novo gain-of-function mutation in MYCN causes a novel megalencephaly syndrome (2018)
  • 著者名/発表者名: Kato K, Miya F, Hamada N, Negishi Y, Narumi-Kishimoto Y, Ozawa H, Ito H, Hori I, Hattori A, Okamoto N, Kato M, Tsunoda T, Kanemura Y, Kosaki K, Takahashi Y, Nagata K, Saitoh S.
  • 学会等名: 日本人類遺伝学会第63回大会
• [学会発表] Whole Exome Sequencingにより同定された新規難聴原因候補SLC12A2とその変異 (2018)
  • 著者名/発表者名: 務台 英樹、和佐野 浩一郎、桃沢 幸秀、鎌谷 洋一郎、宮 冬樹、奈良 清光、角田 達彦、本間 和明、久保 充明、松永 達雄
  • 学会等名: 日本人類遺伝学会第63回大会
• [学会発表] A de novo gain-of-function mutation in MYCN causes a novel megalencephaly syndrome (2018)
  • 著者名/発表者名: Kato K, Miya F, Hamada N, Negishi Y, Narumi-Kishimoto Y, Ozawa H, Ito H, Hori I, Hattori A, Okamoto N, Kato M, Tsunoda T, Kanemura Y, Kosaki K, Takahashi Y, Nagata K, Saitoh S
  • 学会等名: The American Society of Human Genetics
  • 国際学会
• [学会発表] 小児骨肉腫における肺転移症例に特徴的なゲノム異常 (2018)
  • 著者名/発表者名: 巽 康年、米本 司、宮 冬樹、角田 達彦、鴨田 博人、石井 猛、大平 美紀、永瀬 浩喜、下里 修、岩田 慎太郎
  • 学会等名: 第77回 日本癌学会学術総会
• [学会発表] Genotype-phenotype Correlations and Structural Basis of the Pathogenic Mutations in INSR and IGF1R (2018)
  • 著者名/発表者名: Hosoe J, Kadowaki H, Miya F, Takakura M, Suzuki K, Tsunoda T, Shojima N, Yamauchi T, Kadowaki T.
  • 学会等名: The 78th Scientific Sessions of the American Diabetes Association
  • 国際学会
• [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 (Clinical, genetic, and biochemical analyses for PI3K-AKT-mTOR pathway-associated megalencephaly) (2018)
  • 著者名/発表者名: 堀 いくみ, 宮 冬樹,中村 勇治,家田 大輔,根岸 豊,服部 文子,角田 達彦,金村 米博,小崎 健次郎,齋藤 伸治
  • 学会等名: 第60回日本小児神経学会学術集会
• [学会発表] Beyond the limitations of exome analysis for genetic disorders (2018)
  • 著者名/発表者名: Fuyuki Miya
  • 学会等名: The 13th International Symposium of the Institute Network for Biomedical Sciences joint with the 28th Hot Spring Harbor Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [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