大規模ゲノムリソースを利用したドーパミン神経変性疾患の分子メカニズム解明

2019 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K08003
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: 舩山 学 順天堂大学, 医学部, 先任准教授 (70468578)
• 研究分担者: 斉木 臣二 順天堂大学, 医学部, 准教授 (00339996) ; 村上 晶 順天堂大学, 医学部, 教授 (90157743)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: パーキンソン病 / 網膜色素変性症 / ドーパミン / 神経細胞変性 / エクソーム / 次世代シーケンサー / iPS細胞

研究実績の概要

パーキンソン病 (PD) は中脳黒質のドーパミン神経細胞が変性することで様々な運動症状を引き起こす。PDでは瞬目の減少、眼瞼けいれん、複視、色覚異常などしばしば眼科的症状を呈する。最近、PD患者は健常対照者に比べ網膜の厚みが減少し、その程度はPDの重症度と相関することが報告された。一方、網膜色素変性症 (RP) は網膜に異常がみられる遺伝性の疾患で、夜盲、羞明、視 野狭窄などの症状があり、その症状はゆっくり進行して徐々に視力が低下し、最悪の場合失明する。PDとRPはどちらもドーパミン神経細胞がその病態に深く関わっている。両疾患に共通の分子機構が存在するという作業仮説のもと、家系調査を実施した結果、PDとRPを合併する家系を6家系発見した。2019年度はゲノムDNA採取済みの6家系9名のPD-RP合併家系患者について全エクソンシーケンスを実施した。その結果、平均111,759種類のバリアント (標準配列とは異なる塩基配列) を検出した。そのうち、エクソンまたはスプライシング部位に存在するバリアントを平均21,948種類、公共データベース (jMorpおよびgnomAD) でアレル頻度が0.01％以下のバリアントを平均1,041種類、非同義置換を起こすバリアントを平均707種類、ヘテロ接合体バリアントを平均524種類、ホモ接合体バリアントを平均144種類検出した。6家系のうち3家系は親子または兄弟の発症者をそれぞれ2名解析した。この3家系は常染色体優性遺伝性と推定され、それぞれの家系内発症者同士で共通のヘテロ接合性バリアントを絞り込んだ結果、それぞれ274種類 (家系1)、259種類 (家系2)、275種類 (家系3) の候補バリアントを検出した。

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

本研究計画は3つの目標、(1) PD・RP合併家系の原因遺伝子決定、(2) PDとRPの遺伝的相互作用の解明、および (3) iPS細胞由来ドーパミン神経細胞分化の開発、から成る。今年度は (1) PD・RP合併家系の原因遺伝子決定を重点的に進め、6家系9名の全エクソンシーケンス解析を実施し、候補となるバリアントを300種類以下まで絞り込み、一定の成果を得た。(2) PDとRPの遺伝的相互作用の解明についてはサンプルの選定を完了し、対象サンプルのゲノムDNAの品質チェックが完了した。また、(3) iPS細胞由来ドーパミン神経細胞分化の開発については解析対象となる分子を測定するための準備および予備実験を完了した。以上のとおり、本研究の目的を達成するための3つの目標について、それぞれ研究を実施し進捗しており、全体としておおむね順調に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

今後の研究推進方策として、(1) PD・RP合併家系の原因遺伝子決定については本年度の解析結果により候補となったバリアントについて、さらに詳細に解析を進める。具体的には候補バリアントのある遺伝子がドーパミン神経細胞に発現があるか否か、6家系9名の患者に共通して検出されたバリアントまたは遺伝子があるか否かなどを解析しPDとRPに共通したドーパミン神経細胞変性に関与する遺伝子を絞り込む。さらに分担研究者と共同で新たなPD・RP合併家系発掘を目指し、発掘された家系については追加の全エクソンシーケンス解析を実施する。(2) PDとRPの遺伝的相互作用の解明についてはサンプル選定およびゲノムDNA品質チェックに合格した患者について次世代シーケンスをもちいたターゲットリシークエンスを実施し、遺伝的相互作用の有無を検証する。(3) iPS細胞由来ドーパミン神経細胞分化の開発については、パーキンソン病患者および正常コントロールiPS由来ドーパミン神経細胞をもちいて解析対象分子の発現を解析し、(1) および (2) の研究結果を検証可能な解析基盤を整える。

次年度使用額が生じた理由

参加を予定していた南アフリカでの国際会議の日程が大学での教育業務（学生実習）と重なり、参加を見合わせたため。

研究成果

• [雑誌論文] Variants in saposin D domain of prosaposin gene linked to Parkinson’s disease (2020)
  • 著者名/発表者名: Oji Y, Hatano T, Ueno SI, Funayama M, Ishikawa KI, Okuzumi A, Noda S, Sato S, Satake W, Toda T, Li Y, Hino-Takai T, Kakuta S, Tsunemi T, Yoshino H, Nishioka K, Hattori T, Mizutani Y, Mutoh T, Yokochi F, et al.
  • 雑誌名: Brain 巻: 143 ページ: 1190～1205
  • DOI: 10.1093/brain/awaa064
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Mutations in CHCHD2 cause α-synuclein aggregation (2019)
  • 著者名/発表者名: Ikeda A., Nishioka K., Meng H., Takanashi M., Hasegawa I., Inoshita T., Shiba-Fukushima K., Li Y., Yoshino H., Mori A., Okuzumi A., Yamaguchi A., Nonaka R., Izawa N., Ishikawa K.I., Saiki H., Morita M., Hasegawa M., Hasegawa K., Elahi M., et al.
  • 雑誌名: Human Molecular Genetics 巻: 28 ページ: 3895～3911
  • DOI: 10.1093/hmg/ddz241
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mutation analysis of LRP10 in Japanese patients with familial Parkinson's disease, progressive supranuclear palsy, and frontotemporal dementia (2019)
  • 著者名/発表者名: Daida K., Nishioka K., Li Y., Yoshino H., Kikuchi A., Hasegawa T., Funayama M., Hattori N.
  • 雑誌名: Neurobiology of Aging 巻: 84 ページ: 235.e11～235.e16
  • DOI: 10.1016/j.neurobiolaging.2019.08.030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Arylsulfatase A, a genetic modifier of Parkinson’s disease, is an α-synuclein chaperone (2019)
  • 著者名/発表者名: Lee J.S., Kanai K., Suzuki M., Kim W.S., Yoo H.S., Fu Y., Kim D.K., Jung B.C., Choi M., Oh K.W., Li Y., Nakatani M., Nakazato T., Sekimoto S., Funayama M., Yoshino H., Kubo S.I., Nishioka K., Sakai R., Ueyama M., et al.
  • 雑誌名: Brain 巻: 142 ページ: 2845～2859
  • DOI: 10.1093/brain/awz205
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Using global team science to identify genetic parkinson's disease worldwide (2019)
  • 著者名/発表者名: Vollstedt E.J., Kasten M., Klein C., Group M.G.G.P.s.D.S.
  • 雑誌名: Annals of Neurology 巻: 86 ページ: 153～157
  • DOI: 10.1002/ana.25514
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Clinical heterogeneity of frontotemporal dementia and Parkinsonism linked to chromosome 17 caused by MAPT N279K mutation in relation to tau positron emission tomography features (2019)
  • 著者名/発表者名: Ikeda A., Shimada H., Nishioka K., Takanashi M., Hayashida A., Li Y., Yoshino H., Funayama M., Ueno Y., Hatano T., Sahara N., Suhara T., Higuchi M., Hattori N.
  • 雑誌名: Movement Disorders 巻: 34 ページ: 568～574
  • DOI: 10.1002/mds.27623
  • 査読あり
• [雑誌論文] A metabolic profile of polyamines in parkinson disease: A promising biomarker (2019)
  • 著者名/発表者名: Saiki S., Sasazawa Y., Fujimaki M., Kamagata K., Kaga N., Taka H., Li Y., Souma S., Hatano T., Imamichi Y., Furuya N., Mori A., Oji Y., Ueno S.I., Nojiri S., Miura Y., Ueno T., Funayama M., Aoki S., Hattori N.
  • 雑誌名: Annals of Neurology 巻: 86 ページ: 251～263
  • DOI: 10.1002/ana.25516
  • 査読あり
• [学会発表] Clinicogenetic study on mono-allelic and bi-allelic mutation of PLA2G6 in Parkinson’s disease (2019)
  • 著者名/発表者名: Manabu Funayama, Hiroyo Yoshino, Yuanzhe Li, Yasushi Shimo, Kenya Nishioka, Nobutaka Hattori
  • 学会等名: 第60回日本神経学会学術大会
• [学会発表] Comparison of clinical phenotype between mono-allelic and bi-allelic mutation of PLA2G6 in Parkinson’s disease. (2019)
  • 著者名/発表者名: 舩山学、吉野浩代、李元哲、下泰司、西岡健弥、服部信孝
  • 学会等名: 第13回パーキンソン病・運動障害疾患コングレス
• [備考] ライソゾーム病の原因遺伝子がパーキンソン病の発症に関わることを発見
  • URL: https://www.juntendo.ac.jp/news/20200323-01.html
• [備考] ライソゾーム病とパーキンソン病の共通分子を発見
  • URL: https://www.juntendo.ac.jp/news/20190724-01.html