新生児マス・スクリーニングを越える新生児超高速ゲノムスクリーニング法の開発

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K07863
• 研究機関: 国立研究開発法人国立成育医療研究センター
• 研究代表者: 要 匡 国立研究開発法人国立成育医療研究センター, ゲノム医療研究部, 部長 (40264288)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 網羅的遺伝子解析 / パネル解析 / FPGA / 心伝導障害 / 先天代謝異常 / 病的バリアント

研究実績の概要

本研究は、タンデムマスを中心とした新生児マス・スクリーニングで診断不可能な先天代謝異常症やQT延長症候群など、現時点で出生直後には診断困難であるが、新生児期での発見が重要と思われる遺伝子関連疾患等を対象に、ゲノム解析により出生直後より短時間でスクリーニング的に診断できるシステムを、本邦に相応しい形で構築し、そのプロトタイプを実現することを目的とした。
まず、血液からのDNA精製については、multiplex PCRによる濃縮、ライブラリ構築の場合、低浸透圧法により5分以内で精製が可能であった。しかし、酵素法等によるライブラリ構築、キャプチャー濃縮においては、カラム精製が良く、15分程度を要したが大きな差とはならなかった。心伝導障害等も含みタンデムマスを中心とした新生児マス・スクリーニングよりも広くカバーすることを目的として、本研究では、最終的に1172遺伝子パネル（先天代謝異常、心疾患（伝導障害を含む）、免疫異常、神経筋疾患、呼吸器疾患）とし、SNV, indel, 一部CNVの検出は問題なく行えた（>200）が、今後のシーケンスコストの推移によっては、全エクソーム、または全ゲノムとバーチャルパネルの組合せを、拡張性からも検討すべきと考えられた。理由の一つとして、現在までに確認されたFPGAを用いたマッピングが圧倒的な早さ（全ゲノムデータマッピング約45分）のため、データ処理時間への影響が少なく、バリアントコールの精度も従来とほぼ変わらなかったことが挙げられる。
本システムを活用して、前年度GBE1遺伝子、SCL25A20遺伝子等の先天代謝異常症の病的バリアント検出に加え、RYR2遺伝子、KCNH2遺伝子、SNTA1遺伝子等の心伝導障害原因遺伝子の病的バリアントが確認できた。
本クリーニング法は、コストがかかるものの、72時間以内でのバリアント検出が可能であった。

研究成果

• [国際共同研究] Western University/London Health Sciences Centre(カナダ)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: Western University/London Health Sciences Centre
• [雑誌論文] A case of severe autosomal dominant spinal muscular atrophy with lower extremity predominance caused by a de novo BICD2 mutation (2021)
  • 著者名/発表者名: Ueda Yuki、Suganuma Takashi、Narumi-Kishimoto Yoko、Kaname Tadashi、Sato Tomonobu
  • 雑誌名: Brain and Development 巻: 43 ページ: 135～139
  • DOI: 10.1016/j.braindev.2020.08.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stimulator of Interferon Genes-associated Vasculopathy with an Onset in Infancy Diagnosed after the Development of Atypical Pulmonary Lesions During Treatment as Juvenile Idiopathic Arthritis (2021)
  • 著者名/発表者名: Nishida Tomoya、Nakano Kazuhisa、Inoue Yoshino、Narumi-Kishimoto Yoko、Kaname Tadashi、Akashi Koichi、Tanaka Yoshiya
  • 雑誌名: Internal Medicine 巻: 60 ページ: 1109～1114
  • DOI: 10.2169/internalmedicine.5305-20
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel stop-gain CUL3 mutation in a Japanese patient with autism spectrum disorder (2021)
  • 著者名/発表者名: Iwafuchi Sota、Kikuchi Atsuo、Endo Wakaba、Inui Takehiko、Aihara Yu、Satou Kazuhito、Kaname Tadashi、Kure Shigeo
  • 雑誌名: Brain and Development 巻: 43 ページ: 303～307
  • DOI: 10.1016/j.braindev.2020.09.015
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-linked mental retardation and severe short stature with a novel mutation of the <i>KDM5C</i> gene (2021)
  • 著者名/発表者名: Kawano-Matsuda Fumika、Maeda Tomoki、Kaname Tadashi、Yanagi Kumiko、Ihara Kenji
  • 雑誌名: Clinical Pediatric Endocrinology 巻: 30 ページ: 61～64
  • DOI: 10.1297/cpe.30.61
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rapid-onset dystonia-parkinsonism with ATP1A3 mutation and left lower limb paroxysmal dystonia (2021)
  • 著者名/発表者名: Nomura Shohei、Kashiwagi Mitsuru、Tanabe Takuya、Oba Chizu、Yanagi Kumiko、Kaname Tadashi、Okamoto Nobuhiko、Ashida Akira
  • 雑誌名: Brain and Development 巻: 43 ページ: 566～570
  • DOI: 10.1016/j.braindev.2020.12.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Haploinsufficiency of PRR12 causes a spectrum of neurodevelopmental, eye, and multisystem abnormalities (2021)
  • 著者名/発表者名: Chowdhury F, Wang L, Kaname T（17番目）
  • 雑誌名: Genetics in Medicine 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41436-021-01129-6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Autoimmune hemolytic anemia associated with Takenouchi-Kosaki syndrome (2021)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa K, Uchiyama T, Kaname T, Kawai T, Ishiguro A
  • 雑誌名: Pediatr Int,in press 巻: - ページ: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel missense variant of the GNAI3 gene and recognisable morphological characteristics of the mandibula in ARCND1 (2021)
  • 著者名/発表者名: Yanagi Kumiko、Morimoto Noriko、Iso Manami、Abe Yukimi、Okamura Kohji、Nakamura Tomoo、Matsubara Yoichi、Kaname Tadashi
  • 雑誌名: Journal of Human Genetics 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1038/s10038-021-00915-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deep intronic deletion in intron 3 of PLP1 is associated with a severe phenotype of Pelizaeus-Merzbacher disease (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto-Shimojima Keiko、Akagawa Hiroyuki、Yanagi Kumiko、Kaname Tadashi、Okamoto Nobuhiko、Yamamoto Toshiyuki
  • 雑誌名: Human Genome Variation 巻: 8 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41439-021-00144-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ETV6-related thrombocytopenia associated with a transient decrease in von Willebrand factor (2021)
  • 著者名/発表者名: Kanamaru Yuri、Uchiyama Toru、Kaname Tadashi、Yanagi Kumiko、Ohara Osamu、Kunishima Shinji、Ishiguro Akira
  • 雑誌名: International Journal of Hematology 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1007/s12185-021-03136-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Blended phenotype of combination of HERC2 and AP3B2 deficiency and Angelman syndrome caused by paternal isodisomy of chromosome 15. (2021)
  • 著者名/発表者名: Ueda K, Ogawa S, Matsuda K, Hasegawa Y, Nishi E, Yanagi K, Kaname T, Yamamoto T, Okamoto N
  • 雑誌名: Am J Med Genet A 巻: - ページ: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] HECW2-related disorder in four Japanese patients (2021)
  • 著者名/発表者名: Yanagishita T, Hirade T, Yamamoto-Shimojima K, Funatsuka M, Miyamoto Y, Maeda M, Yanagi K, Kaname T, Nagata S, Nagata M, Ishihara Y, Miyashita Y, Asano Y, Sakata Y, Kosaki K, Yamamoto T
  • 雑誌名: Am J Med Genet A 巻: - ページ: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] RASA1 遺伝子の新規変異が見いだされた遺伝性出血性毛細血管拡張症 (2021)
  • 著者名/発表者名: 平井 宏子、仲岡 英幸、伊吹圭二郎、小澤 綾佳、本間 崇浩、橋本 郁夫、岡部 敬、市田 蕗子、要 匡、廣野 恵一
  • 雑誌名: 日本小児科学会雑誌 巻: 125 ページ: 37-41
  • 査読あり
• [雑誌論文] IQSEC2遺伝子の新規突然変異による発達性てんかん性脳症の男児例 (2021)
  • 著者名/発表者名: 田中亮介、黒田真実、竹口 諒、福村 忍、要 匡、高橋 悟
  • 雑誌名: 脳と発達 巻: 53 ページ: 129-132
  • 査読あり
• [雑誌論文] 希少疾患のゲノム医療の社会実装；ナショナルセンターにおける取組み (2021)
  • 著者名/発表者名: 要 匡、後藤雄一
  • 雑誌名: 臨床病理レビュー 巻: 165 ページ: 2-7
• [雑誌論文] 小児希少疾患における網羅的遺伝子解析法の活用 (2021)
  • 著者名/発表者名: 要 匡
  • 雑誌名: 周産期医学 巻: 51 ページ: 715-718
• [雑誌論文] A case report of rare ZC4H2 ‐associated disorders associated with three large hernias (2020)
  • 著者名/発表者名: Nagara Syunsuke、Fukaya Satoko、Muramatsu Yukako、Kaname Tadashi、Tanaka Taihei
  • 雑誌名: Pediatrics International 巻: 62 ページ: 985～986
  • DOI: 10.1111/ped.14211
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel homozygous missense SLC25A20 mutation in three CACT-deficient patients: clinical and autopsy data (2020)
  • 著者名/発表者名: Chinen Yasutsugu、Yanagi Kumiko、Nakamura Sadao、Nakayama Noriko、Kamiya Motoko、Nakayashiro Mami、Kaname Tadashi、Naritomi Kenji、Nakanishi Koichi
  • 雑誌名: Human Genome Variation 巻: 7 ページ: 11
  • DOI: 10.1038/s41439-020-0098-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A commentary on germline mutations of multiple breast cancer-related genes are differentially associated with triple-negative breast cancers and prognostic factors (2020)
  • 著者名/発表者名: Kaname Tadashi
  • 雑誌名: Journal of Human Genetics 巻: 65 ページ: 589～590
  • DOI: 10.1038/s10038-020-0767-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Update of the genotype and phenotype of KMT2DandKDM6A by genetic screening of 100 patients with clinically suspected Kabuki syndrome (2020)
  • 著者名/発表者名: Murakami H,Tsurusaki Y,Kaname T（18番目）
  • 雑誌名: American Journal of Medical Genetics Part A 巻: 182 ページ: 2333～2344
  • DOI: 10.1002/ajmg.a.61793
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biallelic SZT2 variants in a child with developmental and epileptic encephalopathy (2020)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Ryosuke、Takahashi Satoru、Kuroda Mami、Takeguchi Ryo、Suzuki Nao、Makita Yoshio、Narumi-Kishimoto Yoko、Kaname Tadashi
  • 雑誌名: Epileptic Disorders 巻: 22 ページ: 501～505
  • DOI: 10.1684/epd.2020.1187
  • 査読あり
• [雑誌論文] A severe case of status dystonicus caused by a de novo KMT2B missense mutation (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Sadao、Chinen Yasutsugu、Satou Kazuhito、Tokashiki Takashi、Kumada Satoko、Yanagi Kumiko、Kaname Tadashi、Naritomi Kenji、Nakanishi Koichi
  • 雑誌名: European Journal of Medical Genetics 巻: 63 ページ: 104057～104057
  • DOI: 10.1016/j.ejmg.2020.104057
  • 査読あり
• [雑誌論文] Severe gastrointestinal symptoms caused by a novel DDX3X variant (2020)
  • 著者名/発表者名: Okano Satomi、Miyamoto Akie、Makita Yoshio、Taketazu Genya、Kimura Kayano、Fukuda Ikue、Tanaka Hajime、Yanagi Kumiko、Kaname Tadashi
  • 雑誌名: European Journal of Medical Genetics 巻: 63 ページ: 104058～104058
  • DOI: 10.1016/j.ejmg.2020.104058
  • 査読あり
• [雑誌論文] A cDNA analysis disclosed the discordance of genotype-phenotype correlation in a patient with attenuated MPS II and a 76-base deletion in the gene for iduronate-2-sulfatase (2020)
  • 著者名/発表者名: Fukuhara Yasuyuki、Miura Ai、Yamazaki Narutoshi、So Tetsumin、Kosuga Motomichi、Yanagi Kumiko、Kaname Tadashi、Yamagata Takanori、Sakuraba Hitoshi、Okuyama Torayuki
  • 雑誌名: Molecular Genetics and Metabolism Reports 巻: 25 ページ: 100692～100692
  • DOI: 10.1016/j.ymgmr.2020.100692
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] IRUD(Initiative on Rare and Undiagnosed Diseases)による希少疾患の遺伝学的解析の成果 (2020)
  • 著者名/発表者名: 要 匡
  • 雑誌名: 小児科臨床 巻: 73 ページ: 551-554
• [雑誌論文] 〔医療と人工知能の接点〕希少疾患診断とAI (2020)
  • 著者名/発表者名: 要 匡
  • 雑誌名: JOHNS 巻: 36 ページ: 1602-1605
• [学会発表] 小児遺伝が拓くゲノム医療 (2021)
  • 著者名/発表者名: 要 匡
  • 学会等名: 第43回日本小児遺伝学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] Achievements of comprehensive genome analysis for undiagnosed diseases in an IRUD analysis center (2020)
  • 著者名/発表者名: Kaname T, Omata M, Igarashi A, Satou K, Yanagi K, Matsubara Y
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 希少疾患診断とAI (2020)
  • 著者名/発表者名: 要 匡
  • 学会等名: 第65回日本人類遺伝学会
  • 招待講演
• [学会発表] Recognizable morphological characteristics of mandibular jaw distinguishing ARCND1 from other micrognathism (2020)
  • 著者名/発表者名: Yanagi K, Morimoto N, Matsubara Y, Kaname T
  • 学会等名: 第65回日本人類遺伝学会
• [学会発表] A novel variant within the G4 box of GNAI3, one of the catalytic domains of guanine nucleotide-binding, in a Japanese patient with Auriculocondylar syndrome 1 (2020)
  • 著者名/発表者名: Yanagi K, Morimoto N, Kobayashi M, Abe Y, Matsubara Y, Kaname T
  • 学会等名: ASHG
  • 国際学会
• [学会発表] A novel KIAA0355 variant in a patient with intellectual disability and cerebellar atrophy (2020)
  • 著者名/発表者名: Okamoto N, Hasegawa Y, Nishi E, Shibukawa Y, Yanagi K, Kaname T
  • 学会等名: ASHG
  • 国際学会
• [学会発表] 希少・未診断疾患イニシアチブの進展と課題 (2020)
  • 著者名/発表者名: 要 匡
  • 学会等名: 第44回日本遺伝カウンセリング学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] AIを応用した希少・難病の診断支援システムの開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 要 匡、成富 研二、松原 洋一
  • 学会等名: 第123回日本小児科学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] A variant of MAP3K7(S192G) causes dominant-negative effect and affects a congenital anomaly syndrome (2020)
  • 著者名/発表者名: Kaname T, Yanagi K, Kondo S, Saito K, Ishitani T, Kobayashi N, Abe Y, Tohma T, Matsubara Y
  • 学会等名: 第92回日本遺伝学会
• [学会発表] A novel deletion in ZEB2 and biallelic frameshift variants in CNKSR1 identified in a patient dysmorphologically diagnosed with Mowat-Wilson syndrome (2020)
  • 著者名/発表者名: Kaname T, Yanagi K, Takeshita M, Omata M, Kobayashi N, Abe Y, Naritomi K, Matsubara Y
  • 学会等名: ESHG
  • 国際学会
• [学会発表] Japanese girl with a novel variant of PIK3R1 showed deterioration of insulin resistance to biguanide treatment (2020)
  • 著者名/発表者名: 11.Yanagi K, Toguchi S, Satou K, Inoue M, Naritomi K, Matsubara Y, Kaname T
  • 学会等名: ESHG
  • 国際学会