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2018 年度 実施状況報告書

特異及び多彩な表現型を呈する遺伝性不整脈疾患の分子病態の解明と治療法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 17K09487
研究機関群馬大学

研究代表者

中島 忠  群馬大学, 医学部附属病院, 講師 (40510574)

研究分担者 倉林 正彦  群馬大学, 大学院医学系研究科, 教授 (00215047)
金古 善明  群馬大学, 大学院医学系研究科, 准教授 (60302478)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード遺伝性不整脈症候群 / 次世代シークエンサー / 機能解析
研究実績の概要

遺伝性不整脈症候群は、同一の症候群でありながら原因遺伝子により病態は異なり、最適な治療法も異なることが明らかになっている。一方、同一遺伝子の変異でも、変異部位により病態が異なり、特異及び多彩な表現型を呈することもあり、遺伝子変異部位特異的治療の確立が待たれている。
我々は、ブルガダ症候群、洞不全症候群、上室性頻脈性不整脈と多彩な表現型を呈する2症例において、SCN5A N1541D変異(DⅣ-S1)とSCN5A R1632C変異(DⅣ-S4)を同定し、それらの詳細な機能解析を行った。両変異はナトリウムチャネル/電流 (Nav1.5)のclosed-state inactivation: CSIが増強しloss of functionをきたしたが、そのメカニズムは異なることが明らかとなった。多彩な表現型を呈する分子機構を解明し得たと同時に、Nav1.5の構造-機能連関に新たな知見をもたらした。
また、安静時に心肺停止となり、エピネフリン負荷(EPT)で著明なQT延長を認めた若年女性に、SCN5A V1667I 変異(DⅣ-S5)を同定していたが、血縁者のカスケードスクリーニングを行い、他3人に同変異を同定した。通常、SCN5A変異に起因するLQT3では、EPTにより著明なQT延長をきたさないとされているが、本家系のSCN5A V1667Iキャリア全例でEPTにより著明なQT延長を認めた。このことから、LQT3におけるβ遮断薬治療の有効性には議論の余地があるが、SCN5A V1667Iキャリアではβ遮断薬が有効である可能性が高いと考えられた。
我々は、遺伝性不整脈症候群では遺伝子変異部位により特異及び多彩な表現型がもたらされることを明らかにした。さらに、変異遺伝子の機能解析を行うことにより、病態の分子機構を解明し、遺伝子変異特異的治療の確立につながる可能性がある。

現在までの達成度 (区分)
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

ブルガダ症候群、洞不全症候群、上室性頻脈性不整脈と多彩な表現型を呈する患者で同定されたSCN5A N1541D (ND)変異(DⅣ-S1)の機能解析を継続した。NDは野生型と比べ、INaのsteady-state inactivation curve (SSIC)の著明な過分極シフトを認め、それは、closed-state inactivation:CSIの増強に起因していた。NDと、同様にSSICの著明な過分極シフトをきたしたR1632C (RC)変異(DⅣ-S4)についてもCSIのメカニズムを調べた。
RCもCSIが増強し、CSIの速度は野生型と比べ軽度促進していたが、CSIからの回復の速度は野生型と比べ著明に遅延していた(tau-野生型: 1.90±0.16 ms, RC: 53.0±2.5 ms, P<0.01 vs 野生型)。一方、NDのCSIの速度は野生型と比べ著明に促進していたが(tau-野生型: 65.8±7.4 ms, ND: 13.7±1.1 ms, P<0.01 vs 野生型)、CSIからの回復の速度は野生型とほぼ同等であった。ND、RCはともにCSIの増強により著明なINa減弱をきたしたが、そのメカニズムは異なることが明らかとなった。
Nav1.4(骨格筋タイプ)では、N1366(Nav1.5ではN1541に相当)とR1457(Nav1.5ではR1632に相当)は近接しており、チャネル活性化-不活性化プロセスで連結していると考えられていることから、Nav1.5のN1541とR1632でも同様と考えられる。両変異が異なるメカニズムによりCSIの増強をきたしたことは、Nav1.5の構造-機能連関に新たな知見をもたらした。また、CSI増強によるINa減弱により多彩な表現型を呈することが説明可能であり、遺伝子型-表現型の解明の一助となると考えられる。

今後の研究の推進方策

LQTS家系で同定されたSCN5A V1667I、ブルガダ症候群家系で同定されたSCN5A W374Gを培養細胞株に発現させ、機能解析を開始している。SCN5A V1667Iについては、カテコラミン刺激でINaのgain of functionをきたすかどうか確認する。また、SCN5A W374Gについては、loss of functionのメカニズムはtrafficking defectsと考えられるが、メキシレチンがtrafficking defectsを改善するかどうか調べる予定である。
次世代シークエンサーを用いた72個の候補遺伝子のパネル解析の結果、徐脈、QT延長を認める発端者にSCN4B F123Lを、徐脈、QT延長を認める発端者にGJA5 R342Xを、家族性房室ブロック家系の発端者にTRPM4 T677Iを同定している。これらの家系調査を進め遺伝子型と表現型のcosegregationが確認できたら、変異遺伝子の機能解析を行う。
次世代シークエンサーの導入により、特異及び多彩な表現型を呈する遺伝性不整脈症候群の遺伝子変異同定率は向上したが、今後も次世代シークエンサーでの解析を継続し、同定される変異遺伝子の機能解析を行い、病態の分子機構を解明する予定である。

次年度使用額が生じた理由

本年度は、新規の特異及び多彩な表現型を呈する遺伝性不整脈症候群患者の同定は前年度よりは多かったが予想よりは少なく、臨床データの集積及び遺伝子解析に要する費用は予想より若干少ない額で行うことができた。次年度使用額は、本年度の次世代シークエンサーで使用する消耗品として使用したい。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Enhanced closed-state inactivation of mutant cardiac sodium channels (SCN5A N1541D and R1632C) through different mechanisms.2019

    • 著者名/発表者名
      Dharmawan T, Nakajima T, Iizuka T, Tamura S, Matsui H, Kaneko Y, Kurabayashi M.
    • 雑誌名

      J Mol Cell Cardiol

      巻: 130 ページ: 88-95

    • DOI

      doi: 10.1016/j.yjmcc.2019.03.023

    • 査読あり
  • [雑誌論文] What is the mechanism of wide QRS tachycardia?2019

    • 著者名/発表者名
      Kaneko Y, Nakajima T, Iizuka T, Tamura S, Kurabayashi M.
    • 雑誌名

      Pacing Clin Electrophysiol

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      doi: 10.1111/pace.13687

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Atypical fast-slow atrioventricular nodal reentrant tachycardia utilizing a slow pathway extending to the inferolateral right atrium.2019

    • 著者名/発表者名
      Kaneko Y, Nakajima T, Nogami A, Inden Y, Asakawa T, Morishima I, Mizukami A, Iizuka T, Tamura S, Ota C, Kanzaki Y, Nakagawa K, Suzuki M, Kurabayashi M.
    • 雑誌名

      Circ Rep

      巻: 1 ページ: 46-54

    • DOI

      doi: 10.1253/circrep.CR-18-0016

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A case of atypical fast-slow atrioventricular nodal reentrant tachycardia utilizing a slow pathway extending to the superoanterior right atrium.2019

    • 著者名/発表者名
      Kaneko Y, Nakajima T, Iizuka T, Tamura S, Kurabayashi M.
    • 雑誌名

      Int Heart J

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of a novel exon3 deletion of RYR2 in a family with catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia2019

    • 著者名/発表者名
      Dharmawan T, Nakajima T, Ohno S, Iizuka T, Tamura S, Kaneko Y, Horie M, Kurabayashi M.
    • 雑誌名

      Ann Noninvasive Electrocardiol

      巻: - ページ: e12623

    • DOI

      doi: 10.1111/anec.12623

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] VA linking after atrial entrainment of typical fast-slow atrioventricular nodal reentrant tachycardia is masked depending on the pacing rate.2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Kaneko, Tadashi Nakajima, Takashi Iizuka, Shuntaro Tamura, Masahiko Kurabayashi.
    • 学会等名
      Heart Rhythm 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Does a RYR2 K4392R Variant Act as a Genetic Modifier for Arrhythmic Phenotypes in Distinct Disease Entities of Inherited Arrhythmia Syndromes?2019

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Nakajima, Yoshiaki Kaneko, Takashi Iizuka, Shuntato Tamura, Hiroshi Hasegawa, Tommy Dharmawan, Masaki Ota, Kentaro Ikeda, Masahiko Kurabayashi.
    • 学会等名
      The 83rd Annual Scientific Meeting of the Japanese Circulation Society
  • [学会発表] A Pedigree of Type-3 Long QT Syndrome Exhibiting Epinephrine-Induced Marked QT Prolongation.2019

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Nakajima, Yoshiaki Kaneko, Takashi Iizuka, Shuntato Tamura, Hiroshi Hasegawa, Tommy Dharmawan, Masahiko Kurabayashi.
    • 学会等名
      The 83rd Annual Scientific Meeting of the Japanese Circulation Society
  • [学会発表] Enhanced Closed-State Fast Inactivation of Cardiac Sodium Channels as a Primary Biophysical Defect Associated with an SCN5A Channelopathy.2019

    • 著者名/発表者名
      Tommy Dharmawan, Tadashi Nakajima, Takashi Iizuka, Shuntaro Tamura, Hiroki Matsui, Yoshiaki Kaneko, Masahiko Kurabayashi.
    • 学会等名
      The 83rd Annual Scientific Meeting of the Japanese Circulation Society
  • [学会発表] New appearance of J wave after the onset of myocardial infarction is associated with a poor prognosis.2019

    • 著者名/発表者名
      Shuntaro Tamura, Yoshiaki Kaneko, Tadashi Nakajima, Takashi Iizuka, Masahiko Kurabayashi.
    • 学会等名
      The 83rd Annual Scientific Meeting of the Japanese Circulation Society
  • [学会発表] Differential atrial entrainment pacing predicts ablation site for successfully curing slow-fast atrioventricular nodal reentrant tachycardia.2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Iizuka, Yoshiaki Kaneko, Tadashi Nakajima, Shuntaro Tamura, Masahiko Kurabayashi, Shiro Nakahara.
    • 学会等名
      The 83rd Annual Scientific Meeting of the Japanese Circulation Society
  • [学会発表] A new phenotype of superior type fast-slow atrioventricular nodal reentrant tachycardia mimicking slow-fast type.2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Iizuka, Yoshiaki Kaneko, Tadashi Nakajima, Shuntaro Tamura, Masahiko Kurabayashi.
    • 学会等名
      The 83rd Annual Scientific Meeting of the Japanese Circulation Society
  • [学会発表] VA linking after atrial entrainment of typical fast-slow atrioventricular nodal reentrant tachycardia is masked depending on the pacing rate.2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Kaneko, Tadashi Nakajima, Takashi Iizuka, Shuntaro Tamura, Masahiko Kurabayashi.
    • 学会等名
      The 83rd Annual Scientific Meeting of the Japanese Circulation Society
  • [学会発表] Epinephrine-induced marked QT prolongation in patients with type-3 long QT syndrome.2018

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Nakajima, Yoshiaki Kaneko, Reika Kawabata, Takashi Iizuka, Shuntato Tamura, Yukie Sano, Hiroshi Hasegawa, Tadanobu Irie, Yoshiaki Ohyama,Yoshinao Sugai, Koji Kumagai, Shigeto Naito, Masahiko Nishiyama, Masahiko Kurabayashi.
    • 学会等名
      11th Asia Pacific Heart Rhythm Society Scientific Session
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of V-A-A-V Response Immediately after Ventricular Induction/Entrainment to Discriminate Atypical Atrioventricular Nodal Reentrant Tachycardia from Atrial Tachycardia.2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Kaneko, Tadashi Nakajima, Takashi Iizuka, Shuntaro Tamura, Masahiko Kurabayashi.
    • 学会等名
      11th Asia Pacific Heart Rhythm Society Scientific Session
    • 国際学会
  • [学会発表] Novel Electrophysiological Evidence of Functionally Longitudinal Dissociation in the His Bundle: Paradoxical Penetration into AV Node During Ventricular Stimulation.2018

    • 著者名/発表者名
      Shuntaro Tamura, Yoshiaki Kaneko, Tadashi Nakajima, Takashi Iizuka, Masahiko Kurabayashi.
    • 学会等名
      第65回日本不整脈心電学会学術大会
  • [学会発表] Atypical Fast-slow Atrioventricular Nodal Reentrant Tachycardia Apparently Mimicking Slow-fast Type due to Block at the Lower Common Pathway.2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Iizuka, Yoshiaki Kaneko, Tadashi Nakajima, Tadanobu Irie, Shuntaro Tamura, Masahiko Kurabayashi.
    • 学会等名
      第65回日本不整脈心電学会学術大会
  • [学会発表] Hypertrabeculation localized at left ventricular apex may be associated with life-threatening ventricular arrhythmias in Brugada Syndrome.2018

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Nakajima, Yoshiaki Kaneko, Koji Kurosawa, Shuntaro Tamura, Takashi Iizuka, Tadanobu Irie, Masahiko Kurabayashi.
    • 学会等名
      第65回日本不整脈心電学会学術大会
  • [学会発表] Rare Coding Variants in Genes Other Than SCN5A Are Minimal Genetic Burden on the Prognosis of Brugada Syndrome.2018

    • 著者名/発表者名
      Isikawa T, Mishima H, Ohno S, Aiba T, Nakano Y, Aizawa Y, Nakajima T, Hayashi K, Murakoshi N, Yagihara N, Kimoto H, Makiyama T, Watanabe H, Morita H, Yoshiura K, Nogami A, Shimizu W, Horie M, Tanaka T, Makita N.
    • 学会等名
      第65回日本不整脈心電学会学術大会
  • [学会発表] Uncommon phenotype of catecholaminergic ventricular tachycardia presenting with prominent U-waves.2018

    • 著者名/発表者名
      Tommy Dharmawan, Tadashi Nakajima, Seiko Ohno, Takashi Iizuka, Tadanobu Irie, Yoshiaki Kaneko, Minoru Horie, Masahiko Kurabayashi.
    • 学会等名
      Heart Rhythm Society Scientific Sessions 2018
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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