候補遺伝子アプローチによる筋萎縮性側索硬化症病態関連遺伝子の探索

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K07973
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 中村 亮一 名古屋大学, 医学系研究科, 特任助教 (80723030)
• 研究分担者: 藤内 玄規 名古屋大学, 医学系研究科, 特任助教 (00748353) ; 勝野 雅央 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (50402566) ; 熱田 直樹 名古屋大学, 医学部附属病院, 講師 (90547457) [辞退]
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 筋萎縮性側索硬化症 / ALS / KIF5A / ACSL5 / ATXN3 / VCP

研究実績の概要

筋萎縮性側索硬化症（ALS）は代表的な神経難病であるが、近年病態関連遺伝子が数多く同定されている。30種類以上判明しているALS関連遺伝子はRNA代謝やタンパク質品質管理などの機能に分類でき、依然謎であるALSの病態解明と根治的治療法開発の重要な手がかりになりつつある。しかし判明したALS関連遺伝子の多くは家族性ALSの解析から同定されており、大部分を占める孤発性ALSの関連遺伝子は十分に分かっていない。より多くのALS関連遺伝子を探索同定する必要があるが、通常そのためには数千例以上の規模でのゲノムワイド関連解析が必要であり、容易ではない。しかしパーキンソン病とゴーシェ病との関連のように、異なる疾患の関連が遺伝子により示される場合があり、その発想を用いた候補遺伝子アプローチにより、効率よくALS関連遺伝子を探索同定できる可能性がある。
本研究では、多数のALS患者のDNA検体及び縦断的臨床像を用いて、ALS以外の神経変性疾患、筋疾患、末梢神経疾患の関連遺伝子の網羅的解析を行い、それらの変異とALSとの関連を明らかにする。
令和2年度においては、孤発性ALS807例の網羅的遺伝子解析データを用いて、遺伝性ニューロパチーと遺伝性痙性対麻痺の原因遺伝子であるKIF5A遺伝子に関して解析を行い1例(0.12％）に新規スプライスサイト変異（c.2993-3C>A）を同定し、病的変異であることを確認し、論文報告した。また、ALS患者の遺伝子解析データから3例に、筋疾患や末梢神経疾患の原因遺伝子でもあるVCP遺伝子変異を認め、うち1例は新規遺伝子変異（p.Asp98Val）であり、まとめて論文報告した。また、脂質代謝に関連する遺伝子であるACSL5を新規ALS疾患関連遺伝子として同定し、脊髄小脳変性症3型(SCA3)の原因遺伝子であるATXN3もALSの疾患関連遺伝子として同定した。

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

既に当初の想定数以上の孤発性ALS患者に対して網羅的な遺伝子解析を施行している。
抽出されたvariantを今日までにALSやFTLD、認知症、遺伝性痙性対麻痺、末梢神経障害、筋疾患の発症の原因として同定されているもの、ALSや上記疾患の発症には無関係であると同定されているもの、またそのどちらでもないものに分類し、それぞれサンガー法で変異の有無を確認している。いくつか疾患関連遺伝子を見いだし、論文報告している。他にもいくつか疾患関連遺伝子の候補を同定しており、それらの機能解析も進めている。

今後の研究の推進方策

令和3年度も引き続き、遺伝子解析未施行の残りの孤発性ALS検体に対して網羅的なシーケンスを行った上で抽出されたvariantについての解析を施行する。また、現在見いだしている疾患関連遺伝子の候補に関して分子生物学的検討を行ったり、variantを持つ症例と臨床像との関連も検討する。遺伝的背景が明らかになった患者のうち剖検組織のある患者がいれば、病理像も検討する予定である。

次年度使用額が生じた理由

(理由)予定していた解析用機材が年度中に納品されなかったため。
(使用計画)5月以降に入荷予定のためその解析用機材費用に充当する。

研究成果

• [雑誌論文] Clinicoradiological features in amyotrophic lateral sclerosis patients with olfactory dysfunction (2021)
  • 著者名/発表者名: Masuda Michihito、Watanabe Hirohisa、Ogura Aya、Ohdake Reiko、Kato Toshiyasu、Kawabata Kazuya、Hara Kazuhiro、Nakamura Ryoichi、Atsuta Naoki、Epifanio Bagarinao、Katsuno Masahisa、Sobue Gen
  • 雑誌名: Amyotrophic Lateral Sclerosis and Frontotemporal Degeneration 巻: 22 ページ: 260～266
  • DOI: 10.1080/21678421.2020.1859544
  • 査読あり
• [雑誌論文] The wide-ranging clinical and genetic features in Japanese families with valosin-containing protein proteinopathy (2021)
  • 著者名/発表者名: Ando T, Nakamura R, Kuru S, Yokoi D, Atsuta N, Koike H, Suzuki M, Hara K, Iguchi Y, Harada Y, Yoshida Y, Hattori M, Murakami A, Noda S, Kimura S, Sone J, Nakamura T, Goto Y, Mano K, Okada H, Okuda S, Nishino I, Ogi T, Sobue G, Katsuno M
  • 雑誌名: Neurobiology of Aging 巻: 100 ページ: 120.e1～120.e6
  • DOI: 10.1016/j.neurobiolaging.2020.10.028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic and functional analysis of KIF5A variants in Japanese patients with sporadic amyotrophic lateral sclerosis (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakamura R, Tohnai G, Atsuta N, Nakatochi M, Hayashi N, Watanabe H, Yokoi D, Watanabe H, Katsuno M, Izumi Y, Taniguchi A, Kanai K, Morita M, Kano O, Kuwabara S, Oda M, Abe K, Aoki M, Aiba I, Okamoto K, Mizoguchi K, Hattori N, Nakashima K, Kaji R, Sobue G
  • 雑誌名: Neurobiology of Aging 巻: 97 ページ: 147.e11～147.e17
  • DOI: 10.1016/j.neurobiolaging.2020.07.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] A multi-ethnic meta-analysis identifies novel genes, including ACSL5, associated with amyotrophic lateral sclerosis (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakamura R, Misawa K, Tohnai G, Nakatochi M, Furuhashi S, Atsuta N, Hayashi N, Yokoi D, Watanabe H, Watanabe H, Katsuno M, Izumi Y, Kanai K, Hattori N, Morita M, Taniguchi A, Kano O, et al.
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 3 ページ: 526.1～526.9
  • DOI: 10.1038/s42003-020-01251-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The neural network basis of altered decision‐making in patients with amyotrophic lateral sclerosis (2020)
  • 著者名/発表者名: Imai Kazunori、Masuda Michihito、Watanabe Hirohisa、Ogura Aya、Ohdake Reiko、Tanaka Yasuhiro、Kato Toshiyasu、Kawabata Kazuya、Riku Yuichi、Hara Kazuhiro、Nakamura Ryoichi、Atsuta Naoki、Bagarinao Epifanio、Katahira Kentaro、Ohira Hideki、Katsuno Masahisa、Sobue Gen
  • 雑誌名: Annals of Clinical and Translational Neurology 巻: 7 ページ: 2115～2126
  • DOI: 10.1002/acn3.51185
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A nerve conduction study predicts the prognosis of sporadic amyotrophic lateral sclerosis (2020)
  • 著者名/発表者名: Imai Eriko、Nakamura Tomohiko、Atsuta Naoki、Nakatochi Masahiro、Suzuki Masashi、Harada Yumiko、Nakamura Ryoichi、Hayashi Naoki、Sobue Gen、Katsuno Masahisa
  • 雑誌名: Journal of Neurology 巻: 267 ページ: 2524～2532
  • DOI: 10.1007/s00415-020-09858-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 日本におけるSOD1遺伝子変異陽性筋萎縮性側索硬化症患者の臨床的特徴 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中村 亮一，熱田 直樹，林 直毅，藤内 玄規，勝野 雅央，和泉 唯信， 金井 数明， 服部 信孝，谷口 彰, 森田 光哉, 狩野 修, 澁谷 和幹, 桑原 聡, 鈴木 直輝, 青木 正志，阿部 康二, 石原 智彦, 小野寺 理, 梶 龍兒，祖父江 元
  • 学会等名: 第61回日本神経学会学術大会
• [学会発表] 日本人孤発性筋萎縮性側索硬化症患者における KIF5A 遺伝子変異の頻度と特徴 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中村亮一、藤内玄規、熱田直樹、中杤昌弘、林直毅、渡辺宏久、勝野雅央、和泉唯信、谷口彰、 森田光哉、狩野修、桑原聡、織田雅也、阿部康二、青木正志、溝口功一、服部信孝、梶龍兒、祖父江元
  • 学会等名: 日本人類遺伝学会第65回大会
• [学会発表] ビッグデータからみるALSの臨床像、遺伝子と治療開発の展望 (2020)
  • 著者名/発表者名: 熱田 直樹, 中村 亮一, 藤内 玄規, 勝野 雅央, 祖父江 元
  • 学会等名: 第61回日本神経学会学術大会