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

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K07973
• 研究機関: 愛知医科大学
• 研究代表者: 中村 亮一 愛知医科大学, 医学部, 講師 (80723030)
• 研究分担者: 藤内 玄規 愛知医科大学, 公私立大学の部局等, 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 – 2025-03-31
• キーワード: 筋萎縮性側索硬化症 / ALS / 次世代シークエンサー / KIF5A / VCP / ACSL5 / ATXN3 / SOD1

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3年度においては、孤発性ALS 807例の網羅的遺伝子解析データを用いて、近年、ALSの関連遺伝子であることが判明したDNAJC7遺伝子に関して解析を行い、6例に病的な可能性のあるレアバリアントを認め、1例に新規スプライスサイト変異を同定し、論文報告した。
また、複数の疾患関連遺伝子の候補を見いだしており、それらの機能解析をすすめている。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

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が、令和3年度は研究代表者の異動に伴い、倫理審査や実験設備の構築などに時間を要し、解析が十分に進まなかった。
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4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

新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の影響をうけ、国際学会での発表は中止に追い込まれ、国内の学会もウェブ開催となった。そのため、他の研究者との議論や情報交換もできなかった。
また、研究代表者の所属施設の異動に伴い、倫理審査や実験室の構築に時間を要し、研究が想定より進まなかった。

今年度は実験試薬の購入や解析用のパソコンの購入に費用を充当する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Mutation screening of the DNAJC7 gene in Japanese patients with sporadic amyotrophic lateral sclerosis (2022)
  • 著者名/発表者名: Tohnai Genki、Nakamura Ryoichi、Atsuta Naoki、Nakatochi Masahiro、Hayashi Naoki、Ito Daisuke、Watanabe Hazuki、Watanabe Hirohisa、Katsuno Masahisa、Izumi Yuishin、Taniguchi Akira、Kanai Kazuaki、Morita Mitsuya、Kano Osamu、Kuwabara Satoshi、Oda Masaya、Abe Koji、Aoki Masashi、Aiba Ikuko、et al.
  • 雑誌名: Neurobiology of Aging 巻: 113 ページ: 131～136
  • DOI: 10.1016/j.neurobiolaging.2021.12.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fiber‐specific white matter analysis reflects upper motor neuron impairment in amyotrophic lateral sclerosis (2021)
  • 著者名/発表者名: Ogura Aya、Kawabata Kazuya、Watanabe Hirohisa、Choy Shao Wei、Bagarinao Epifanio、Kato Toshiyasu、Imai Kazunori、Masuda Michihito、Ohdake Reiko、Hara Kazuhiro、Nakamura Ryoichi、Atsuta Naoki、Nakamura Tomohiko、Katsuno Masahisa、Sobue Gen
  • 雑誌名: European Journal of Neurology 巻: 29 ページ: 432～440
  • DOI: 10.1111/ene.15136
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Genome-wide meta-analysis identifies novel genes, including ACSL5, associated with amyotrophic lateral sclerosis (2021)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Nakamura, Kazuharu Misawa, Genki Tohnai, Masahiro Nakatochi, Naoki Atsuta, Naoki Hayashi, Masahisa Katsuno, Yuishin Izumi, Nobutaka Hattori, Mitsuya Morita, Akira Taniguchi, Osamu Kano, Masaya Oda, Satoshi Kuwabara, Ryuji Kaji, Jun-ichi Niwa, Manabu Doyu, Masao Nagasaki, Gen Sobue
  • 学会等名: PACTALS 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Genetic analysis of KIF5A gene in Japanese patients with sporadic ALS. (2021)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Nakamura, Naoki Atsuta, Genki Tohnai, Masahiro Nakatochi, Naoki Hayashi, Masahisa Katsuno, Yuishin Izumi, Akira Taniguchi, Nobutaka Hattori, Mitsuya Morita, Osamu Kano, Satoshi Kuwabara, Masaya Oda, Koji Abe, Kouichi Mizoguchi, Ryuji Kaji, Jun-ichi Niwa, Manabu Doyu, Gen Sobue
  • 学会等名: PACTALS 2020
  • 国際学会
• [学会発表] A multi-ethnic meta-analysis identifies novel genes, including ACSL5, associated with ALS (2021)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Nakamura, Kazuharu Misawa, Genki Tohnai, Masahiro Nakatochi, Naoki Atsuta, Naoki Hayashi, Masahisa Katsuno, Yuishin Izumi, Nobutaka Hattori, Mitsuya Morita, Akira Taniguchi, Osamu Kano, Masaya Oda, Satoshi Kuwabara, Ryuji Kaji, Yukihide Momozawa, Masao Nagasaki, Gen Sobue
  • 学会等名: 第62回日本神経学会学術大会
• [学会発表] Two novel variants in CHCHD2 associate with TDP-43 pathology among amyotrophic lateral sclerosis (2021)
  • 著者名/発表者名: Ikeda Aya, Funayama Manabu, Yoshida Mari, Takanashi Masashi, Li Yuanzhe, Inoshita Tsuyoshi, Shiba-Fukushima Kahori, Meng Hongrui, Amo Taku, Aiba Ikuko, Saito Yufuko, Atsuta Naoki, Nakamura Ryoichi, et al.
  • 学会等名: 第62回日本神経学会学術大会
• [学会発表] SynGAP variant from ALS cohort causes spine abnormality by excessive recruitment of FUS and hnRNPK (2021)
  • 著者名/発表者名: Yokoi Satoshi, Ito Takuji, Sahashi Kentaro, Nakamura Ryoichi, Ishigaki Shinsuke, Atsuta Naoki, Katsuno Masahisa, Okada Yohei, Sobue Gen
  • 学会等名: 第62回日本神経学会学術大会
• [学会発表] 孤発性・家族性神経疾患のゲノム研究 ALSのゲノム研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: 熱田 直樹, 中村 亮一, 藤内 玄規, 祖父江 元
  • 学会等名: 第62回日本神経学会学術大会
• [学会発表] 発症13ヵ月で人工呼吸器管理を要し、SOD1遺伝子Ser134Asn変異を認めた筋萎縮性側索硬化症の1例 (2021)
  • 著者名/発表者名: 村尾 厚徳, 辻河 高陽, 小倉礼, 中村 亮一, 勝野 雅央
  • 学会等名: 第39回日本神経治療学会学術集会
• [学会発表] 錐体路徴候を伴う遺伝性軸索型運動ニューロパチーの一例 (2021)
  • 著者名/発表者名: 柴田 俊, 伊藤 千弘, 湯淺 知子, 中村 亮一, 徳井 啓介, 川頭 祐一, 丹羽 淳一, 道勇 学
  • 学会等名: 第161 回日本神経学会東海・北陸地方会
• [産業財産権] ＡＬＳ患者の予後予測の検査方法、検査キット及び医薬のスクリーニング方法 (2020)
  • 発明者名: 祖父江元、中村亮一、藤内玄規、中杤昌弘、熱田直樹
  • 権利者名: 祖父江元、中村亮一、藤内玄規、中杤昌弘、熱田直樹
  • 産業財産権種類: 特許
  • 公開番号: 特開2021-180643