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

2021 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, 特命研究教授 (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

本研究の目的は、多因子疾患としての性分化疾患・生殖機能障害発症機序を解明することである。現在までの成果は以下のとおりである。
(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、さらに、生後の精子数減少と精子のアポトーシスを招くことを明らかとし、J Endocr Socに発表した。
(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、これらの細胞においてESR1発現が、定常状態および、エストロゲン様物質暴露後に増加していることを見出した。
(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、現在進められている。

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

(1)子宮内発育不全が性分化疾患を招く機序：野生型マウスにおける子宮内栄養制限が、胎仔精巣内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、さらに、生後の精子数減少と精子のアポトーシスを招くことを明らかとし、これを米国内分泌学会雑誌（J Endocr Soc）に報告した。この成果は、子宮内発育不全で出生した男児・男性が高率に外性器異常や不妊症を有する原因を明らかとし、さらに、胎児期の低栄養環境が成人期の糖尿病・高血圧・メタボリック症候群などの発症に関与するというDOHaD (Developmental Origins of Health and Disease)の概念に「精巣機能障害」を加えるものとして注目され、また、この成果は複数の医学情報サイトにおいて紹介された。
(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：この微細欠失が感受性ハプロタイプと絶対連鎖不平衡を示す理由を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、この微細欠失が感受性ハプロタイプと絶対連鎖不平衡を示す理由を説明するものであり、臨床遺伝学的に大きなインパクトを与えるものである。
(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。この実験は、妊孕性の観点から予想したよりも困難な実験となっているが、漸く研究可能な数のマウスが野生型とノックアウトで集積された。

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：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ている。既に細胞は収集され、解析に入っている。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：作成しえたCTCF部位を欠失させた細胞と、ほぼ2,244 bpを欠失させた細胞において、定常状態のESR1発現が増加していることが判明したことから、現在、エストロゲン、ビスフェノールA,DESを負荷した状態におけるESR1発現を、野生型、CTCF部位を欠失させた細胞と、ほぼ2,244 bpを欠失させた細胞の間で比較している。この実験は、付加するエストロゲン・エストロゲン様物質以外のエストロゲン様物質を完全除外しなければならないが、その用意が整った。
(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。Mamld1のヘミノックアウトマウスは、内外性器に異常を呈することはないが、テストステロン産生酵素遺伝子の発現低下を伴うことから、このモデルマウスに対してさらに子宮内栄養制限を加えることで、遺伝的背景と環境因子の協調作用を検討することが可能である。

研究成果

• [雑誌論文] Retrotransposition disrupting EBP in a girl and her mother with X-linked dominant chondrodysplasia punctata (2022)
  • 著者名/発表者名: Hiraide T, Masunaga Y, Honda A, Kato F, Fukuda T, Fukami M, Nakashima M, Saitsu H, Ogata T
  • 雑誌名: J Hum Genet 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1038/s10038-021-01000-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel intronic PORCN variant creating an alternative splice acceptor site in a mother and her daughter with focal dermal hypoplasia (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamoto K, Okada S, Kato F, Fujisawa Y, Fukami M, Saitsu H, Ogata T
  • 雑誌名: Am J Med Genet A 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1002/ajmg.a.62649
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome sequencing and RNA sequencing of urinary cells reveal an intronic FBN1 variant causing aberrant splicing (2022)
  • 著者名/発表者名: Hiraide T, Shimizu K, Miyamoto S, Aoto K, Nakashima M, Kosho T, Ogata T, Saitsu H
  • 雑誌名: J Hum Genet 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1038/s10038-022-01016-1.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intrauterine hyponutrition reduces fetal testosterone production and postnatal sperm count in the mouse (2022)
  • 著者名/発表者名: Fujisawa Y, Ono H, Konno A, Yao I, Itoh H, Baba T, Morohashi K, Katoh-Fukui Y, Miyado M, Fukami M, Ogata T
  • 雑誌名: J Endocr Soc 巻: 6 ページ: -
  • DOI: 10.1210/jendso/bvac022
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Retinitis pigmentosa with optic neuropathy and COQ2 mutations: A case report (2022)
  • 著者名/発表者名: Kurata K, Hosono K, Takayama M, Tatsuno M, Saitsu H, Ogata T, Hotta Y
  • 雑誌名: Am J Ophthalmol Case Rep 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1016/j.ajoc.2022.101298.
  • 査読あり
• [雑誌論文] ACAN biallelic variants in a girl with severe idiopathic short stature (2022)
  • 著者名/発表者名: Masunaga Y, Ohkubo Y, Nishimura G, Ueno T, Fujisawa Y, Fukami M, Saitsu H, Ogata T
  • 雑誌名: J Hum Genet 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1038/s10038-022-01030-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Maternal Uniparental Isodisomy of Chromosome 4 and 8 in Patients with Retinal Dystrophy: SRD5A3-Congenital Disorders of Glycosylation and RP1-Related Retinitis Pigmentosa (2022)
  • 著者名/発表者名: Tachibana N, Hosono K, Nomura S, Arai S, Torii K, Kurata K, Sato M, Shimakawa S, Azuma N, Ogata T, Wada Y, Okamoto N, Saitsu H, Nishina S, Hotta Y
  • 雑誌名: Genes (Basel) 巻: 13 ページ: 359
  • DOI: 10.3390/genes13020359
  • 査読あり
• [雑誌論文] SHOX far-downstream deletion in a patient with non-syndromic short stature (2022)
  • 著者名/発表者名: Fukami M, Shindo J, Ogata T, Kageyama I, Kamimaki T
  • 雑誌名: Am J Med Genet A 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1002/ajmg.a.62734
  • 査読あり
• [雑誌論文] Frequency and clinical characteristics of distinct etiologies in patients with Silver-Russell syndrome diagnosed based on the Netchine-Harbison clinical scoring system (2022)
  • 著者名/発表者名: Fuke T, Nakamura A, Inoue T, Kawashima S, Hara-Isono K, Matsubara K, Sano S, Yamazawa K, Fukami M, Ogata T, Kagami M
  • 雑誌名: J Hum Genet 巻: - ページ: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Trans-acting genetic variants causing multilocus imprinting disturbance (MLID): common mechanisms and consequences (2022)
  • 著者名/発表者名: Eggermann T, Yapici E, Bliek J, Pereda A, Begemann M, Russo S, Tannorella P, Calzari L, de Nanclares GP, Lombardi P, Temple IK, Mackay D, Riccio A, Kagami M, Ogata T, Lapunzina P, Monk D, Maher ER, Tuemer Z
  • 雑誌名: Clin Epigenetics 巻: 14 ページ: 41
  • DOI: 10.1186/s13148-022-01259-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The first adult case of cytochrome P450 oxidoreductase deficiency with sufficient semen volume and sperm concentration (2022)
  • 著者名/発表者名: Sato T, Ishii T, Fukami M, Ogata T, Hasegawa T
  • 雑誌名: Congenit Anom (Kyoto) 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1111/cga.12464
  • 査読あり
• [雑誌論文] Combined pituitary hormone deficiency in a patient with an FGFR1 missense variant: case report and literature review (2022)
  • 著者名/発表者名: Shinichiro Sano1,2, Yohei Masunaga2, Fumiko Kato3, Yasuko Fujisawa2, Hirotomo Saitsu4, Tsutomu Ogata
  • 雑誌名: Clin Pediatr Endocrinol 巻: - ページ: -
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] MAMLD1 and differences/disorders of sex development: an update (2022)
  • 著者名/発表者名: Fukami M*, Miyado M, Ogata T
  • 雑誌名: Sex Dev 巻: 1 ページ: 12
  • DOI: 10.1159/000519298
  • 査読あり
• [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] Kagami-Ogata syndrome in a patient with 46,XX,t(2;14)(q11.2;q32.2)mat disrupting MEG3 (2021)
  • 著者名/発表者名: Omark J, Masunaga Y, Hannibal M, Shaw B, Fukami M, Kato F, Saitsu H, Kagami M, Ogata T
  • 雑誌名: J Hum Genet 巻: 66 ページ: 439-443
  • DOI: 10.1038/s10038-020-00858-x
  • 査読あり
• [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] OTUD5 variants associated with X-linked intellectual disability and congenital malformation (2021)
  • 著者名/発表者名: Saida K, Fukuda T, Sengoku T, Ogata K, Takeshi Mizuguchi T, Miyatake S, Asahina M, Ogata T, Miyake N, Matsumoto N
  • 雑誌名: Front Cell Dev Biol 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.3389/fcell.2021.631428
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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] Genetic and phenotypic analysis of 101 patients with developmental delay or intellectual disability using whole-exome sequencing (2021)
  • 著者名/発表者名: Hiraide T, Yamoto K, Masunaga Y, Asahina M, Endoh Y, Ohkubo Y, Matsubayashi T, Tsurui S, Yamada H, Yanagi K, Nakashima M, Hirano K, Sugimura H, Fukuda T, Ogata T, Saistu T
  • 雑誌名: Clin Genet 巻: 100 ページ: 40-50
  • DOI: 10.1111/cge.13951
  • 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] Treatment approaches for congenital transverse limb deficiency: Data analysis from an epidemiological national survey in Japan (2021)
  • 著者名/発表者名: Mano H, Fujiwara S, Takamura K, Kitoh H, Takayama S, Ogata T, Haga N
  • 雑誌名: J Orthop Sci 巻: 26 ページ: 650-654
  • DOI: 10.1016/j.jos.2020.05.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] A patient with Silver-Russell syndrome with multilocus imprinting disturbance, and Schimke immuno-osseous dysplasia unmasked by uniparental isodisomy of chromosome 2 (2021)
  • 著者名/発表者名: Hara-Isono K, Matsubara K, Hamada R, Shimada S, Yamaguchi T, Wakui K, Miyazaki O, Kurosawa K, Fukami M, Ogata T, Kosho T, Kagami M
  • 雑誌名: J Hum Genet 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1038/s10038-021-00937-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] ZNF445: a homozygous truncating variant in a patient with Temple syndrome and multilocus imprinting disturbance (2021)
  • 著者名/発表者名: Kagami M, Hara-Isono K, Matsubara K, Nakabayashi K, Narumi S, Fukami M, Ohkubo Y, Saitsu H, Takada S, Ogata T
  • 雑誌名: Clin Epigenetics 巻: 13 ページ: 119
  • DOI: 10.1186/s13148-021-01106-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Novel ALG12 variants and hydronephrosis in siblings with impaired N-glycosylation (2021)
  • 著者名/発表者名: Hiraide T, Wada Y, Matsubayashi T, Kadoya M, Masunaga Y, Ohkubo Y, Nakashima M, Okamoto N, Ogata T, Saitsu H
  • 雑誌名: Brain Dev 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1016/j.braindev
  • 査読あり
• [雑誌論文] Global developmental delay, systemic dysmorphism and epilepsy in a patient with a de novo U2AF2 variant. (2021)
  • 著者名/発表者名: Hiraide T, Tanaka T, Masunaga Y, Ohkubo Y, Nakashima M, Fukuda T, Ogata T, Saitsu H
  • 雑誌名: J Hum Genet 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1038/s10038-021-00948-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Congenital disorders of estrogen biosynthesis and action (2021)
  • 著者名/発表者名: Fukami M*, Ogata T
  • 雑誌名: Best Pract Res Clin Endocrinol Metab 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1016/j.beem.2021.101580
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 思春期早発症が先行した松果体胚細胞腫瘍 (2021)
  • 著者名/発表者名: 山本拓也、村松真由美、小野裕之、大髙幸之助、坂口公祥、緒方勤、藤澤泰子
  • 雑誌名: 日小児会誌 巻: 125 ページ: 1316-1322
  • 査読あり
• [雑誌論文] 新規ヒトインプリンティング疾患「Kagami-Ogata症候群」の樹立 (2021)
  • 著者名/発表者名: 緒方勤
  • 雑誌名: 浜松医科大学小児科学雑誌 巻: 1 ページ: 3-19
  • 査読あり
• [雑誌論文] プラダーウイリ症候群とGH治療．特集：成長ホルモン (GH) 治療を考える (2021)
  • 著者名/発表者名: 緒方勤、村上信之、永井敏郎
  • 雑誌名: 糖尿病・内分泌代謝内科 巻: 53 ページ: 178-186
  • 査読あり
• [雑誌論文] GNAS-Gsα機能亢進型バリアントに起因する新たな先天性腎疾患の発見 (2021)
  • 著者名/発表者名: 宮戸真美、緒方勤、深見真紀
  • 雑誌名: 糖尿病・内分泌代謝内科 巻: 53 ページ: 71-77
  • 査読あり
• [雑誌論文] 性分化分野で多用する遺伝学的検査 (2021)
  • 著者名/発表者名: 緒方勤
  • 雑誌名: 臨床遺伝専門医テキスト：各論I 臨床遺伝学生殖・周産期領域 巻: - ページ: 38-43
  • 査読あり
• [学会発表] 性染色体異常症と成長 (2022)
  • 著者名/発表者名: 緒方勤
  • 学会等名: 第40回 小児内分泌・代謝研究会信濃町フォーラム
  • 招待講演
• [学会発表] 多因子疾患としての性分化疾患発症機序 (2022)
  • 著者名/発表者名: 緒方勤
  • 学会等名: 令和3年度第４回周産期医療研究会
• [学会発表] ヌーナン症候群：診断と治療のupdate (2021)
  • 著者名/発表者名: 緒方勤
  • 学会等名: 第43回日本小児遺伝学会学術集会企業共催セミナー
• [学会発表] IRUD拠点病院としての工夫：検体処理、NGS解析データマイニング、機能解析を主に (2021)
  • 著者名/発表者名: 緒方勤
  • 学会等名: IRUDワークショップ
• [学会発表] SGAをめぐって (2021)
  • 著者名/発表者名: 緒方勤
  • 学会等名: Next Generation Meeting Current and future management in growth disorders
• [学会発表] SGA：思春期・性分化を主に (2021)
  • 著者名/発表者名: 緒方勤
  • 学会等名: Next Generation Meeting Current and future management in growth disorders
• [学会発表] SGA: 遺伝的機序と思春期・性分化 (2021)
  • 著者名/発表者名: 緒方勤
  • 学会等名: Next Generation Meeting Current and future management in growth disorders