神経変性性遺伝子病の希少動物モデルの分子基盤解明、診断、予防および治療法開発

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H03927
• 研究機関: 鹿児島大学
• 研究代表者: 大和 修 鹿児島大学, 農水産獣医学域獣医学系, 教授 (80261337)
• 研究分担者: 矢吹 映 鹿児島大学, 農水産獣医学域獣医学系, 准教授 (10315400)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 動物遺伝子病 / 神経変性性疾患 / 分子基盤 / 遺伝子型検査 / 疾患モデル動物

研究実績の概要

平成29年度は、家族性成犬発症型運動失調症、犬のオロット酸尿症およびメチルマロン酸尿症のそれぞれ1家系を対象に、次世代シーケンサーによる全ゲノムシーケンス解析を実施した。家族性成犬発症型運動失調症では、一定の関連領域を見出し、そこに2つの候補遺伝子が存在したが、エクソン領域に候補変異になりうる配列異常は認められなかった。しかし、同遺伝子のあるイントロン領域に数百塩基対の挿入が認められることがわかり、この領域を解析しているところである。一方、犬のオロット酸尿症およびメチルマロン酸尿症は、全ゲノム解析が完了したところであり、今後、候補遺伝子と変異を検索していく予定である。
分子疫学調査（予防）および治療試験は、一旦、犬の変性性脊髄症に切り替えて実施した。犬スーパオキシドジスムターゼ遺伝子の2種類の変異（c.118G>Aおよびc.52A>T）を同一犬舎内の犬集団で調査した。その結果、変性性脊髄症の両変異は集団内に高い割合で存在したため、次世代に本疾患の発症リスクとなる遺伝子型を有した個体を作成しないような繁殖コントロールを実施した。さらに、すでに存在する発症リスクの犬に対しては、抗酸化能を有する発酵食品由来のサプリメントを投与する臨床試験を開始した。
一方、柴犬のサンドホフ病が米国で同定されたため、日本の柴犬集団の変異アレル頻度調査を実施した。その結果、現時点で日本の柴犬にキャリアは存在しなかった。さらに、アジア諸国の家猫集団における赤血球ピルビン酸キナーゼ欠損症の変異アレル頻度の調査を開始した。その結果、東南アジアでは、本疾患の変異アレルがかなり高い頻度で存在することが明らかとなった。
なお、平成29年度には、新たに犬のエーラスダンロス症候群およびムコ多糖症の症例を診断できたため、これらの疾患を本研究課題に加えて、次年度以降解析していく計画とした。

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

解析を開始した疾患については、現時点で原因変異の同定に至っていないものの、かなり核心に迫るレベルまで近づけている。それらの疾患については、すでに全ゲノム解析データが得られたため、今後はこれらのデータを基盤として調査することができるため、全貌解明にかなり接近したと考えている。
分子疫学調査および治療試験の対象疾患が犬の変性性脊髄症に変更されたものの、初年度には計画していなかった抗酸化サプリメントを使った臨床試験を早期に開始することができた。さらに、計画に挙げていなかった家猫の赤血球ピルビン酸キナーゼ欠損症が、バングラデシュやインドネシアなど東南アジア諸国で非常に高頻度に存在することがわかったことは、今後の研究に好材料を提供することとなった。
さらに、初年度に新たに新規の2疾患（エーラスダンロス症候群およびムコ多糖症）が同定されて、それらを本研究に追加することができたため、研究対象の範囲はさらに広がり研究内容を充実させることとなった。

今後の研究の推進方策

計画通りに解析が進んでいる疾患（家族性成犬発症型運動失調症、オロット酸尿症およびメチルマロン酸尿症の犬の1家系）については、今後も計画通りに展開していく。計画に反して解析に着手できなかった疾患（神経セロイドリポフスチン症の犬の複数家系、猫のムコ多糖症の猫の複数家系、など）については、その準備が整った段階で全ゲノム解析などの網羅的分析を開始する。平成29年度に、新たに設定した疾患（犬の変性性脊髄症）の調査および治療試験研究は、今後も継続して長期の効果は観察していくことなる。一方、新たに同定・診断した疾患（犬のエーラスダンロス症候群およびムコ多糖症）については、本研究に加えて解析していく。さらに、今後も新たに同定診断される動物疾患を本研究計画に加えていく予定である。

研究成果

• [国際共同研究] チッタゴン獣医動物科学大学(バングラデシュ)
  • 国名: バングラデシュ
  • 外国機関名: チッタゴン獣医動物科学大学
• [国際共同研究] アイルランガ大学(インドネシア)
  • 国名: インドネシア
  • 外国機関名: アイルランガ大学
• [国際共同研究] ミズーリ大学/ペンシルバニア大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: ミズーリ大学/ペンシルバニア大学
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 3
• [雑誌論文] Rapid multiple immunofluorescent staining for detection of cytokeratin and vimentin in diagnostic cytology of canine tumors. (2018)
  • 著者名/発表者名: Sawa M, Yabuki A, Kohyama M, Miyoshi N, Yamato O.
  • 雑誌名: Vet Clin Pathol 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1111/vcp.12598
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Two-year follow-up magnetic resonance imaging and spectroscopy findings and cerebrospinal fluid analysis of a dog with Sandhoff’s disease. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ito D, Ishikawa C, Jeffery ND, Ono K, Uchida K, Yamato O, Kitagawa M.
  • 雑誌名: J Vet Intern Med 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1111/vim.15041
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Localization of a mutant SOD1 protein in E40K-heterozygous dogs: Implications for non-cell-autonomous pathogenesis of degenerative myelopathy (2017)
  • 著者名/発表者名: Kobatake Yui、Sakai Hiroki、Tsukui Toshihiro、Yamato Osamu、Kohyama Moeko、Sasaki Jun、Kato Shinsuke、Urushitani Makoto、Maeda Sadatoshi、Kamishina Hiroaki
  • 雑誌名: J Neurol Sci 巻: 372 ページ: 369-378
  • DOI: 10.1016/j.jns.2016.10.034
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Identification of the PLA2G6 c.1579G>A missense mutation in Papillon dog neuroaxonal dystrophy using whole exome sequencing analysis. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsuboi M, Watanabe M, Nibe K, Yoshimi N, Kato A, Sakaguchi M, Yamato O, Tanaka M, Kuwamura M, Kushida K, Ishikura T, Harada T, Chambers JK, Sugano S, Uchida K, Nakayama H.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 12 ページ: e0169002
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0169002
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Degenerative myelopathy in the Collie breed: a retrospective immunohistochemical analysis of superoxide dismutase 1 in an affected Rough Collie, and a molecular epidemiological survey of the SOD1:c.118G>A mutation in Japan. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohyama M, Kitagawa M, Kamishina H, Kobatake Y, Yabuki A, Sawa M, Kakita S, Yamato O.
  • 雑誌名: J Vet Med Sci 巻: 79 ページ: 375-379
  • DOI: 10.1292/jms.16-0391
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Rapid immunocytochemistry for the detection of cytokeratin and vimentin: assessment of its diagnostic value in neoplastic diseases of dogs. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sawa M, Inoue M, Yabuki A, Kohyama M, Miyoshi N, Setoguchi A, Yamato O.
  • 雑誌名: Vet Clin Pathol 巻: 46 ページ: 173-178
  • DOI: 10.1111/vcp.12462
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Acquired Fanconi syndrome in two dogs following long-term consumption of pet jerky treats in Japan: case report. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yabuki A, Iwanaga T, Giger U, Sawa M, Kohyama M, Yamato O.
  • 雑誌名: J Vet Med Sci 巻: 79 ページ: 818-821
  • DOI: 10.1292/jms.17-0043
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Inflammation-related microRNA expression level in the bovine milk is affected by mastitis. (2017)
  • 著者名/発表者名: Lai YC, Fujikawa T, Maemura T, Ando T, Kitahara G, Endo Y, Yamato O, Koiwa M, Kubota C, Miura N.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 12 ページ: e0177182
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0177182
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Gas chromatography-mass spectrometry for metabolite profiling of Japanese Black Cattle naturally contaminated with zearalenone and sterigmatocystin. (2017)
  • 著者名/発表者名: Toda T, Kokushi E, Uno S, Shiiba A, Hasunuma H, Fushimi Y, Wijayagunawardane MPB, Zhang C, Yamato O, Taniguchi M, Fink-Gremmels J, Takagi M.
  • 雑誌名: Toxins 巻: 9 ページ: E294
  • DOI: 10.3390/toxins9100294
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Paraffin immunofluorescence for detection of immune complexes in renal biopsies: an efficient salvage technique for diagnosis of glomerulonephritis in dogs. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yabuki A, Sawa M, Kohyama M, Hamamoto T, Yamato O.
  • 雑誌名: BMC Vet Res 巻: 13 ページ: 371
  • DOI: 10.1186/s12917-017-1287-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Clinico-pathological findings for genetic diseases in domestic animals with a focus on lysosomal storage diseases. (2017)
  • 著者名/発表者名: Osamu Yamato
  • 学会等名: The Veterinary Medicine International Conference 2017 “Biotechnology Strengthen on Biomedical Science and Veterinary Medicine”. (Airlangga University, Surabaya, Indonesia)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Lysosomal storage diseases in companion animals: clinical and molecular characteristics. (2017)
  • 著者名/発表者名: Osamu Yamato
  • 学会等名: The 33th World Veterinary Congress (Songdo ConvensiA, Incheon, Korea).
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Inborn errors in metabolism in companion animals: high prevalence in purebred animals. (2017)
  • 著者名/発表者名: Osamu Yamato
  • 学会等名: The 33th World Veterinary Congress (Songdo ConvensiA, Incheon, Korea).
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular prevalence of multiple genetic disorders in purebred dogs and recommendations for genetic counselling. (2017)
  • 著者名/発表者名: Osamu Yamato
  • 学会等名: The 33th World Veterinary Congress (Songdo ConvensiA, Incheon, Korea).
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] 猫の診療指針Part 1 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大和修、石田卓夫ら.
  • 総ページ数: 11
  • 出版者: 緑書房
  • ISBN: 978-4-89531-310-0