多因子疾患としての性分化疾患・生殖機能障害発症機序の解明

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H00539
• 研究機関: 浜松医科大学
• 研究代表者: 緒方 勤 浜松医科大学, 医学部, 教授 (40169173)
• 研究分担者: 深見 真紀 国立研究開発法人国立成育医療研究センター, 分子内分泌研究部, 部長 (40265872) ; 小野 裕之 浜松医科大学, 医学部附属病院, 助教 (40868866)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 性分化疾患 / 生殖機能障害 / 多因子疾患 / 子宮内発育不全 / 内分泌撹乱環境化学物質感受性

研究実績の概要

(1)子宮内発育不全が性分化疾患を招く機序：われわれは、子宮内低栄養環境が、マウス胎仔精巣におけるテストステロン濃度の低下およびそれに合致するライディッヒ細胞におけるテストステロン産生酵素遺伝子の発現低下を招くことを見出していた。本年度は、詳細な表現型解析を行い、これらのマウスが外性器の雄性化障害の指標であるanogenital distance短縮を呈することを見出した。また、テストステロン産生酵素遺伝子群のエピゲノム解析のために、胎仔ライディッヒ細胞をGFP標識可能としたトランスジェニックマウスを子宮内低栄養環境状態に置き、セルソーターでライディッヒ細胞を取りだし、メチル化解析を開始した。
(2)エストロゲン受容体アルファ遺伝子ESR1の微細欠失（deltaESR1）が内分泌撹乱環境化学物質にたいする遺伝的感受性を招く機序：われわれは、ESR1における尿道下裂・停留精巣発症感受性ハプロタイプと絶対連鎖不平衡を示す2,244 bpの微細欠失を見出していた。本年度は、イタリア人においても、同一の感受性ハプロタイプならびにそれと絶対連鎖不平衡を示す微細欠失が尿道下裂・停留精巣発症感受性因子であることを見出した。さらに、この微細欠失の構造特性と世界中の分布から、本来極めてまれなハプロタイプを有するアジアの創始者においてこの微細欠失が生じ、エストロゲン効果が増強することで子孫を残すうえで有利となり、世界中に広がっていることを明らかとした。そして、この欠失内に存在するCTCF結合部位の欠失がエストロゲン効果の増強を招くという仮説を設定し、CTCF部位を欠失させた細胞と、ほぼ2,244 bpを欠失させた細胞を作成した。
(3)環境因子と遺伝的感受性の協調作用：これを検討するために、性分化遺伝子Mamld1のヘミノックアウトマウスに対して、子宮内栄養制限試験を開始した。

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

(1)子宮内発育不全が性分化疾患を招く機序：これに関しては、テストステロン産生酵素遺伝子群のエピゲノム解析のために、セルソーターでライディッヒ細胞を取りだし、メチル化解析を開始したことが挙げられる。これにより、栄養制限がテストステロン産生酵素遺伝子のエピゲノム異常を介してテストステロン産生低下を生じるか否かが明らかとなると期待される。
(2)エストロゲン受容体アルファ遺伝子ESR1の微細欠失が内分泌撹乱環境化学物質にたいする遺伝的感受性を招く機序： 2,244 bpの微細欠失が本来極めてまれなハプロタイプを有するアジアの創始者においてこの微細欠失が生じたことを明らかにしたことは、内分泌撹乱環境化学物質の影響が全世界的に認められることを説明するものである。さらに、そして、この欠失内に存在するCTCF部位を欠失させた細胞と、ほぼ2,244 bpを欠失させた細胞を作成したことで、ESR1発現亢進機序を明らかとできる道筋がつけられた。
(3)環境因子と遺伝的感受性の協調作用：性分化遺伝子Mamld1のヘミノックアウトマウスに対して子宮内栄養制限試験を開始したことで、協調作用を検討することが可能となった。

今後の研究の推進方策

(1)子宮内発育不全が性分化疾患・精子形成障害を招く機序：セルソーターで取り出したライディッヒ細胞の網羅的メチル化解析を行い、遺伝子発現パターンとの関連を検討する。また、既に集積されている重度の子宮内発育不全と尿道下裂を呈する患者10例の末梢血DNAとリンパ球セルラインならびに手術時に採取した外性器皮膚線維芽細胞を用いて網羅的遺伝子発現・メチル化解析を行う。得られたデータを上記マウス実験のデータと照合し、ヒトとマウスに共通するパターンが認められるか否かを検討する。精子形成障害の検討においては、生後6週齢のマウス精巣組織を用いて、網羅的メチル化解析と発言解析を行う。これにより、エピゲノム異常との関連を評価する。
(2)エストロゲン受容体アルファ遺伝子ESR1の微細欠失が内分泌撹乱環境化学物質にたいする遺伝的感受性を招く機序：作成しえたCTCF部位を欠失させた細胞と、ほぼ2,244 bpを欠失させた細胞をもちいて、エストロゲン・エストロゲン様物質の不在下および負荷後において、ESR1発現が増加するか否かを解析する。これにより、ESR1発現亢進機序を明らかとする研究に挑みたい。
(3)環境因子と遺伝的感受性の協調作用：子宮内栄養制限試験を行った性分化遺伝子Mamld1のヘミノックアウトマウスにおいて、外性器・精巣内テストステロン濃度、遺伝子発現パターン・メール解析を行う。また、同様の実験を、すでに入手すみのNr5a1 (Ad4bp) KOマウスにたいして行う。これにより、様々な遺伝的背景と環境因子の協調作用を検討する。

研究成果

• [雑誌論文] Loss of imprinting of the human-specific imprinted gene ZNF597 causes prenatal growth retardation and dysmorphic features: implications for phenotypic overlap with Silver-Russell syndrome (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamazawa K*, Inoue, T Sakemi Y, Nakashima T, Yamashita H, Khono K, Fujita H, Enomoto K, Nakabayashi K, Hata K, Nakashima M, Matsunaga T, Nakamura A, Matsubara K, Ogata T, Kagami M
  • 雑誌名: J Med Genet 巻: 58 ページ: 427-432
  • DOI: 10.1136/jmedgenet-2020-107019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Insulin resistant diabetes mellitus in SHORT syndrome: case report and literature review (2021)
  • 著者名/発表者名: Masunaga Y, Fujisawa Y, Muramatsu M, Ono H, Inoue T, Fukami M, Kagami M, Saitsu H, Ogata T
  • 雑誌名: Endocr J 巻: 68 ページ: 111-117
  • DOI: 10.1507/endocrj.EJ20-0291
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Role of imprinting disorders in short children born SGA and Silver-Russell syndrome spectrum (2021)
  • 著者名/発表者名: Fuke T, Nakamura A, Inoue T, Kawashima S, Hara KI, Matsubara K, Sano S, Yamazawa K, Fukami M, Ogata T, Kagami M
  • 雑誌名: J Clin Endocrinol Metab 巻: 106 ページ: 802-813
  • DOI: 10.1210/clinem/dgaa856
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Primary ovarian insufficiency in a female with PMM2 mutations for congenital disorder of glycosylation (2021)
  • 著者名/発表者名: Masunaga Y, Mochizuki M, Kadoya M, Wada Y, Okamoto N, Fukami M, Kato F, Saitsu H, Ogata T
  • 雑誌名: Endocr J 巻: 68 ページ: 605-611
  • DOI: 10.1507/endocrj.EJ20-0706
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] NDNF variants are rare in patients with congenital hypogonadotropic hypogonadism (2021)
  • 著者名/発表者名: Tamaoka S, Suzuki E, Hattori A, Ogata T, Fukami M*, Katoh-Fukui Y
  • 雑誌名: Hum Genome Var 巻: 8 ページ: 5
  • DOI: 10.1038/s41439-021-00137-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Long-term effect of aromatase inhibition in aromatase excess syndrome (2021)
  • 著者名/発表者名: Binder G*, Nakamura A, Schweizer, Ogata T, Fukami M, Nagasaki K
  • 雑誌名: J Clin Endocrinol Metab 巻: 106 ページ: 1491-1500
  • DOI: 10.1210/clinem/dgab054
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Biallelic CDK9 variants as a cause of a new multiple-malformation syndrome with retinal dystrophy mimicking the CHARGE syndrome (2021)
  • 著者名/発表者名: Nishina S*, Hosono K, Kosaki K, Yokoi T, Yoshida T, Tomita K, Fukami M, Saitsu H, Ogata T, Hotta Y, Azuma N
  • 雑誌名: J Hum Genet 巻: 66 ページ: 1021-1027
  • DOI: 10.1038/s10038-021-00909-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Parthenogenetic mosaicism: generation via second polar body retention and unmasking of a likely causative PER2 variant for hypersomnia (2021)
  • 著者名/発表者名: Masunaga Y, Kagami M, Kato F, Usui T, Yonemoto T, Mishima K, Fukami M, Aoto, K, Saitsu H, Ogata T
  • 雑誌名: Clin Epigenetics 巻: 13 ページ: 73
  • DOI: 10.1186/s13148-021-01062-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] SOX10 Mutation Screening for 117 Patients with Kallmann Syndrome (2021)
  • 著者名/発表者名: Shima H, Tokuhiro E, Okamoto S, Nagamori M, Ogata T, Narumi S, Nakamura A, Izumi Y, Jinno T, Suzuki E, Fukami M
  • 雑誌名: J Endocr Soc 巻: 5 ページ: -
  • DOI: 10.1210/jendso/bvab056
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Random X chromosome inactivation in patients with Klinefelter syndrome (2020)
  • 著者名/発表者名: Kinjo K, Yoshida T, Kobori Y, Okada H, Suzuki E, Ogata T, Miyado M, Fukami M
  • 雑誌名: Mol Cell Pediatr 巻: 7 ページ: 1
  • DOI: 10.1186/s40348-020-0093-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Contribution of gene mutations to Silver-Russell syndrome phenotype: multigene sequencing analysis in 92 etiology-unknown patients (2020)
  • 著者名/発表者名: Inoue T, Nakamura A, Iwahashi-Odano M, Tanase-Nakao K, Matsubara K, Nishioka J, Maruo Y, Hasegawa Y, Suzumura H, Sato S, Kobayashi Y, Murakami N, Nakabayashi K, Yamazawa K, Fuke T, Narumi S, Oka A, Ogata T, Fukami M, Kagami M
  • 雑誌名: Clin Epigenetics 巻: 12 ページ: 86
  • DOI: 10.1186/s13148-020-00865-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rare variant of the epigenetic regulator SMCHD1 in a patient with pituitary hormone deficiency (2020)
  • 著者名/発表者名: Kinjo K, Nagasaki K, Muroya K, Suzuki E, Ishiwata K, Nakabayashi K, Hattori A, Nagao K, Nozawa RS, Obuse C, Miyado K, Ogata T, Fukami M*, Miyado M
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 10 ページ: 10985
  • DOI: 10.1038/s41598-020-67715-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Assisted reproductive technology represents a possible risk factor for development of epimutation-mediated imprinting disorders for mothers aged > 30 years (2020)
  • 著者名/発表者名: Hara-Isono K, Matsubara K, Mikami M, Arima T, Ogata T, Fukami M, Kagami M
  • 雑誌名: Clin Epigenetics 巻: 12 ページ: 111
  • DOI: 10.1186/s13148-020-00900-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Human Spermatogenesis Tolerates Massive Size Reduction of the Pseudoautosomal Region (2020)
  • 著者名/発表者名: Fukami M, Fujisawa Y, Ono H, Jinno T, Ogata T
  • 雑誌名: Genome Biol Evol 巻: 12 ページ: 1961-1964
  • DOI: 10.1093/gbe/evaa168
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Nonsense-associated altered splicing of MAP3K1 in two siblings with 46,XY disorders of sex development (2020)
  • 著者名/発表者名: Igarashi M. Masunaga Y, Hasegawa Y, Kinjo L, Miyado M, Saitsu H, Kato-Fukui Y, Horikawa R, Okubo Y, Ogata T, Fukami M
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 10 ページ: 17375
  • DOI: 10.1038/s41598-020-74405-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genome-wide methylation analysis in Silver-Russell syndrome, Temple syndrome, and Prader-Willi syndrome (2020)
  • 著者名/発表者名: Hara-Isono K, Matsubara K, Fuke T, Yamazawa K, Satou K, Murakami N, Saitoh S, Nakabayashi K, Hata K, Ogata T, Fukami M, Kagami M
  • 雑誌名: Clin Epigenetics 巻: 12 ページ: 159
  • DOI: 10.1186/s13148-020-00949-8
  • 査読あり / オープンアクセス