カルシウムイオン関連遺伝子変異によるLQTSの病態と臨床像の解明および治療法確立

2019 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K07875
• 研究機関: 国立研究開発法人国立循環器病研究センター
• 研究代表者: 大野 聖子 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 部長 (20610025)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 先天性QT延長症候群 / CACNA1C / CALM1 / CALM2

研究実績の概要

先天性QT延長症候群（LQTS）は若年者に突然死を来す遺伝性の不整脈疾患である。LQTSの主な原因は変異カリウムチャネルによる外向き電流の減少、または変異ナトリウムチャネルによる内向き電流の増加とされてきた。ところが、われわれの研究で、カルシウム動態に関連した遺伝子の変異もLQTSの発症に関与していることが明らかになった。
心臓に多く発現するカルシウムチャネルであるCACNA1Cは、LQTS8型（LQT8）の原因として報告されていたが、Timothy症候群という心臓外症状を呈する重症のLQTSに限定されると考えられていた。ところが我々の解析で、Timothy症候群以外にもLQT8が存在することを明らかにした。これらのLQT8患者には、心臓外症状が軽度だが心肺停止を来したTimothy症候群から、学校健診でQT延長を指摘された無症候例も含まれている。これまで、46家系にCACNA1C変異を同定しており、LQT8の診断はLQTSのスクリーニングにおいて不可欠な遺伝型と考えられる。
カルモジュリンをコードするCALM1とCALM2はLQT14とLQT15の原因遺伝子であり、2013年に報告された新しい遺伝型である。カテコラミン誘発性多形性心室頻拍とのオーバーラップもあり、重症の不整脈を呈するため、カルモジュリノパチーとも呼ばれる。これまでCALM1変異を2家系に、CALM2変異を6家系に同定したが、全て新規突然変異であった。
現在、LQT8の原因遺伝子変異を培養細胞を用いて解析を行っている。また2つのCALM2変異について、ノックインマウスの作製を進めている。これらの解析を通じて、LQT8, LQT14, LQT15の病態解明を行うとともに、新規治療薬の開発を目指す。

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

2018年4月1日から2020年3月31日までに389家系951人の遺伝性不整脈患者の登録を行い、380人の解析が完了している。このうち8人にCACNA1C変異を同定した。CACNA1C変異の解析については、研究施設の移転に伴い中断期間はあったものの、培養細胞を用いて順調に研究は進行している。
カルモジュリン変異については、CALM1変異を1人に同定した他、以前の登録症例の再検査において、1例のCALM2変異を同定した。

今後の研究の推進方策

引き続き新規LQTS患者の登録を行い、カルシウム関連遺伝子のスクリーニングを行う。また新規のCACNA1C変異については機能解析を進める。カルモジュリンは結合チャネルタンパクが複数にわたるため、培養細胞での機能解析が困難なため、これまでiPS由来心筋細胞を用いて解析を進めてきた。ただ、iPS由来心筋細胞では発現するチャネルタンパクが成熟心筋細胞とは異なっていることがあるため、今年度はノックインマウスを作製し、解析を進める。
最終年度の今年は、これらカルシウム関連遺伝子関連変異保持者の臨床像とチャネル機能についてまとめ、論文を執筆する。

次年度使用額が生じた理由

令和元年度は研究施設の移転があり、機能解析を予定通り実施することができなかったため、次年度使用額が生じた。

研究成果

• [国際共同研究] University of Milano-Bicocca(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: University of Milano-Bicocca
• [国際共同研究] Amsterdam University(オランダ)
  • 国名: オランダ
  • 外国機関名: Amsterdam University
• [雑誌論文] High Prevalence of Late-Appearing T-Wave in Patients With Long QT Syndrome Type 8 (2020)
  • 著者名/発表者名: Fukuyama Megumi、Ohno Seiko、Ozawa Junichi、Kato Koichi、Makiyama Takeru、Nakagawa Yoshihisa、Horie Minoru
  • 雑誌名: Circulation Journal 巻: 84 ページ: 559～568
  • DOI: 10.1253/circj.CJ-19-1101
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Implantable cardioverter-defibrillators in previously undiagnosed patients with catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia resuscitated from sudden cardiac arrest (2019)
  • 著者名/発表者名: van der Werf Christian、Lieve Krystien V、Seiko Ohno、Leenhardt Antoine、Ackerman Michael J、Wilde Arthur A、et al.
  • 雑誌名: European Heart Journal 巻: 40 ページ: 2953～2961
  • DOI: 10.1093/eurheartj/ehz309
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A de novo gain-of-function KCND3 mutation in early repolarization syndrome (2019)
  • 著者名/発表者名: Takayama Koichiro、Ohno Seiko、Ding Wei-Guang、Ashihara Takashi、Fukumoto Daisuke、Wada Yuko、Makiyama Takeru、Kise Hiroaki、Hoshiai Minako、Matsuura Hiroshi、Horie Minoru
  • 雑誌名: Heart Rhythm 巻: 16 ページ: 1698～1706
  • DOI: 10.1016/j.hrthm.2019.05.033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Association of Genetic and Clinical Aspects of Congenital Long QT Syndrome With Life-Threatening Arrhythmias in Japanese Patients (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimizu Wataru、Makimoto Hisaki、Ohno Seiko、Horie Minoru、Aiba Takeshi, et al.
  • 雑誌名: JAMA Cardiology 巻: 4 ページ: 246～246
  • DOI: 10.1001/jamacardio.2018.4925
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long QT syndrome with a de novo CALM2 mutation in a 4‐year‐old boy (2019)
  • 著者名/発表者名: Fujita Shuhei、Nakagawa Ryo、Futatani Takeshi、Igarashi Noboru、Fuchigami Takamasa、Saito Shinsuke、Ohno Seiko、Horie Minoru、Hatasaki Kiyoshi
  • 雑誌名: Pediatrics International 巻: 61 ページ: 852～858
  • DOI: 10.1111/ped.13959
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calmodulin mutations and life-threatening cardiac arrhythmias: insights from the International Calmodulinopathy Registry (2019)
  • 著者名/発表者名: Crotti Lia、Spazzolini Carla、Tester David J、Ohno Seiko、Ackerman Michael J、Schwartz Peter J, et al.
  • 雑誌名: European Heart Journal 巻: 40 ページ: 2964～2975
  • DOI: 10.1093/eurheartj/ehz311
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Mutation specific clinical characteristics in long QT syndrome type 8; severe phenotype in Timothy syndrome patients. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ohno S, Yoshinaga M, Ozawa J, Fukuyama M, Sato S, Kashiwa A, Yasuda K, Kaneko S, Nakau K, Inukai S, Makiyama T, Aiba T, Suzuki H, Horie M.
  • 学会等名: European Society of Cardiology
  • 国際学会
• [学会発表] Ventricular septum defect can be a key for the early diagnosis of Brugada syndrome in young patients with SCN5A mutations. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ohno S, Ozawa J, Sonoda K, Makiyama T, Horie M.
  • 学会等名: American Society of Human Genetics
  • 国際学会
• [学会発表] Sodium channel cardiomyopathy: genetic and clinical spectrum. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ohno S
  • 学会等名: Asian Pacific Heart Rhythm Society
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Pathophysiological substrate & Risk Stratification (2019)
  • 著者名/発表者名: Ohno S
  • 学会等名: Asian Pacific Heart Rhythm Society
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Genetics in Brugada Syndrome (2019)
  • 著者名/発表者名: Ohno S
  • 学会等名: Annual Scientific Session of the KHRS
  • 招待講演
• [備考] 国立循環器病研究センター 研究所 分子生物学部
  • URL: http://www.ncvc.go.jp/res/divisions/bioscience/
• [備考] 滋賀医科大学 循環器内科
  • URL: http://www.shiga-med.ac.jp/~hqmed1/research/