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

2023 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, ALS治療研究開発部門, 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, 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 / VCP / KIF5A / FGF1 / SOD1 / 次世代シークエンサー

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5年度は孤発性ALS 1,076例の網羅的遺伝子解析データと生存期間に対して関連解析を施行し、FGF1、THSD7A、LRP1の3遺伝子座を同定した。FGF1、THSD7AはALS患者のiPS細胞から分化させた運動ニューロンでも病態が再現され、論文報告した。
さらに、ALS 2015例の網羅的遺伝子解析データを用いて、ALSの発症年齢に影響する遺伝子を同定した。他にもSOD1変異を有する家系の解析も行い病理像などもふくめて検討している。また、ALSと前頭側頭葉変性症、封入体ミオパチー、骨パジェット病など多彩な表現型を呈する多系統蛋白質症の家系の遺伝子解析を進めている。
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)

2: おおむね順調に進展している

理由

既に当初予定していた症例を上回る症例数のALS患者に対して網羅的な遺伝子解析を施行した。抽出されたvariantを今日までにALSや前頭側頭葉変性症、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の候補を同定し、別のコホートでのvalidationや機能解析に進んでいる。

今後の研究の推進方策

令和6年度も引き続き、新規に収集したALS患者のDNA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別のコホートでのvalidationや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。臨床像との関連が判明したvariantを持つALS患者に対して剖検が施行されていれば、病理学的検索を行い、患者由来のiPS細胞を用いて病態解明につながる検索を行っていく予定である。

次年度使用額が生じた理由

令和5年度は研究室内でのCOVID-19感染、また、研究代表者の家族のCOVID-19感染により、実験や研究が行えない期間が計1ヶ月程あり、想定していたよりも試薬の使用量も少なかった。
また、予定していたサイトライセンス使用料を別の研究費で賄うことができた。
今年度は実験試薬の購入や論文執筆、投稿に必要な費用に充当する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] ALSFRS-R decline rate prior to baseline is not useful for stratifying subsequent progression of functional decline (2024)
  • 著者名/発表者名: Hamatani Tatsuto、Atsuta Naoki、Sano Fumiya、Nakamura Ryoichi、Hayashi Yukikazu、Sobue Gen
  • 雑誌名: Amyotrophic Lateral Sclerosis and Frontotemporal Degeneration 巻: 25 ページ: 388～399
  • DOI: 10.1080/21678421.2024.2309989
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nationwide survey of patients with multisystem proteinopathy in Japan (2024)
  • 著者名/発表者名: Yamashita Satoshi、Takahashi Yuji、Hashimoto Jun、Murakami Ayuka、Nakamura Ryoichi、Katsuno Masahisa、Izumi Rumiko、Suzuki Naoki、Warita Hitoshi、Aoki Masashi、the Japan MSP Study Group
  • 雑誌名: Annals of Clinical and Translational Neurology 巻: 11 ページ: 938～945
  • DOI: 10.1002/acn3.52011
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genetic factors affecting survival in Japanese patients with sporadic amyotrophic lateral sclerosis: a genome-wide association study and verification in iPSC-derived motor neurons from patients (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Ryoichi, Tohnai G, Nakatochi M, Atsuta N, Watanabe H, Ito D, Katsuno M, Hirakawa A, Izumi Y, Morita M, Hirayama T, Kano O, Kanai K, Hattori N, Taniguchi A, Suzuki N, Aoki M, Iwata I, Yabe I, Shibuya K, Kuwabara S, Oda M, Hashimoto R, Aiba I, et al.
  • 雑誌名: Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry 巻: 94 ページ: 816～824
  • DOI: 10.1136/jnnp-2022-330851
  • 査読あり
• [雑誌論文] 多因子性神経難病の全ゲノム解析：筋萎縮性側索硬化症 (2023)
  • 著者名/発表者名: 中村亮一、熱田直樹、祖父江元
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 285 ページ: 103～109
• [学会発表] ALSの早期診断：遺伝子診断 (2023)
  • 著者名/発表者名: 中村 亮一、熱田 直樹、藤内 玄規、丹羽 淳一、道勇 学、祖父江 元
  • 学会等名: 第64回日本神経学会学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] Verification of genetic factors affecting survival in Japanese patients with sporadic amyotrophic lateral sclerosis (2023)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Nakamura, Genki Tohnai, Masahiro Nakatochi, Naoki Atsuta, Hirohisa Watanabe, Daisuke Ito, Masahisa Katsuno, Yuishin Izumi, et al.
  • 学会等名: PACTALS 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Clinicopathological and genetic characteristics of amyotrophic lateral sclerosis patients with SOD1-Gly93Ser mutation in Japan (2023)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Nakamura, Yuichi Riku, Masahiro Nakatochi, Naoki Atsuta, Genki Tohnai, Daisuke Ito, Yuishin Izumi, Rina Hashimoto, Ikuko Aiba, et al.
  • 学会等名: PACTALS 2023
  • 国際学会
• [学会発表] 筋萎縮性側索硬化症の臨床遺伝学的研究 (2023)
  • 著者名/発表者名: 中村 亮一
  • 学会等名: 日本人類遺伝学会第68回大会
  • 招待講演
• [学会発表] Genetic factors affecting survival in Japanese patients with sporadic amyotrophic lateral sclerosis: a genome-wide association study and verification in iPSC-derived motor neurons from patients (2023)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Nakamura, Genki Tohnai, Masahiro Nakatochi, Naoki Atsuta, Daisuke Ito, Masahisa Katsuno, Yuishin Izumi, Mitsuya Morita, Takehisa Hirayama, Osamu Kano, et al.
  • 学会等名: 34th International Symposium on ALS/MND
  • 国際学会