ナノポアシークエンサーを用いた遺伝性神経疾患の解明

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19K07977
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 三橋 里美 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 准教授 (40466222)
• 研究分担者: Frith Martin 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (40462832)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: ロングリードシークエンサー / 遺伝性神経疾患 / ナノポアシークエンサー / 単純反復配列

研究実績の概要

ロングリードシークエンサーは1万塩基以上の長いDNAやRNAの塩基配列を連続して読むことができるシークエンサーである。本研究は、ロングリードシークエンサーであるナノポアシークエンサーを用いて、遺伝性疾患の原因となりうる単純反復配列やゲノム構造異常を検出する解析システムを構築することを目的としている。従来型のシークエンサーは長い反復配列の検出に弱く、ヒトゲノムに100万以上存在すると言われる単純反復配列を網羅的に解析することは難しいと考えられており、ロングリードシークエンサーを用いたゲノム解析が期待されている。
今年度は、さらに疾患対象患者ゲノム検体を増やし、疾患の原因候補となりうる、コントロールに見られない反復配列の伸長を絞り込み、これまで知られていなかった遺伝性疾患の原因となる反復配列伸長を見出すとともに、Adaptive Sampling, Cas9エンリッチメント、PCRなどの手法を用いて、ターゲットシークエンスにより安価に多数の患者でのスクリーニングを行う系を立ち上げた。また、既知の反復配列伸長についても、これまでの手法では反復配列全長の配列が読まれていなかった疾患についてターゲットシークエンスを行い、より詳細な解析を進めている。
構造多型については、ナノポアシークエンサーのデータ産生力の増加に伴い、より大きいデータであっても解析ができるようにdnarrangeの機能を改善した。現在、構造多型が原因として知られる遺伝性の疾患ゲノムを用いて、既存の手法によっても原因が同定できない患者のゲノムを解析中である。

研究成果

• [雑誌論文] Detecting the NOTCH2NLC repeat expansion in neuronal intranuclear inclusion disease (2022)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhashi S, Fujita A, Matsumoto N
  • 雑誌名: Genomic Structural Variants in Nervous System Disorders 巻: 7 ページ: in press
• [雑誌論文] Father-to-offspring transmission of extremely long NOTCH2NLC repeat expansions with contractions: genetic and epigenetic profiling with long-read sequencing (2021)
  • 著者名/発表者名: Fukuda H, Yamaguchi D, Nyquist K, Yabuki Y, Miyatake S, Uchiyama Y, Hamanaka K, Saida K, Koshimizu E, Tsuchida N, Fujita A, Mitsuhashi S, Ohbo K, Satake Y, Sone J, Doi H, Morihara K, Okamoto T, Takahashi Y, Wenger AM, Shioda N, Tanaka F, Matsumoto N, Mizuguchi T
  • 雑誌名: Clin Epigenetics 巻: 13 ページ: 204
  • DOI: 10.1186/s13148-021-01192-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] DUX4-activated repeats and isoforms in human muscle cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhashi S, Nakagawa S, Frith MC, Mitsuhashi H
  • 雑誌名: Hum Mol Genet 巻: 30 ページ: 552-563
  • DOI: 10.1093/hmg/ddab063
  • 査読あり
• [学会発表] ロングリードシークエンサーによる伸長リピートの検出 (2022)
  • 著者名/発表者名: 三橋里美
  • 学会等名: 脳神経内科医のためのバイオインフォマティクスハンズオンセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] ナノポアダイレクトRNAシークエンスによる骨格筋でのDUX4誘導転写産物の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 三橋里美, 中川草, 本田充, 櫻井秀俊, マーチン・フリス, 三橋弘明
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会
• [図書] 実験医学別冊ロングリード・シークエンス解析ガイド (2021)
  • 著者名/発表者名: 三橋里美
  • 総ページ数: 230
  • 出版者: 羊土社
  • ISBN: 4-7581-2253-9