家族性パーキンソン病の新規遺伝子の単離と機能解析

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K07893
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: 西岡 健弥 順天堂大学, 医学部, 准教授 (40348933)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 家族性パーキンソン病 / 遺伝子 / 全ゲノムシーケンス / 全エクソームシーケンス

研究実績の概要

現在までに全エクソームシーケンスを用いて新規遺伝子の同定を試みたが，同定には至っていない．パーキンソン病(PD)群vsコントロール群の集団解析において有意差がつかなかった，他の家系で候補遺伝子の家系内segregationを認めなかったこと等が上がる．本家系から発症者３名に対して全エクソンシーケンスを施行した．フィルタリングを適正に行い，46の遺伝子を候補遺伝子として同定した．この46遺伝子に対して，PD144検体を用いてスクリーニング解析を行った．この144例の中から，1例だけに認められる遺伝子を候補としたところ，６つの遺伝子が上がった．内CDRT15L2とFSD1は現在まで既知の疾患で報告されておらず，主要な候補とした．368名のPD家系，183名のコントロール群に対して解析を行った．結果として3つの希少バリアントを同定した．CDRT15L2についてはsegregation studyが施行できず，集団解析を施行した．ルクセンブルグ大学に依頼をかけ，白人群に対しても頻度解析を施行した．結果としてCDRT15L2もFSD1も頻度の有意差は認められなかった．CDRT15L2については，剖検脳，コントロール脳と比較して，RT-PCR, 定量PCR，免疫染色を施行し，いずれも有意差は認められなかった．FSD1については429名PD群から7種類の希少バリアントを同定した．１家系においてsegregationは認められず，FSD1も候補遺伝子から除外された．
これらの結果から，全エクソンシーケンスでは検出力に限界があると判断し，次に全ゲノムシーケンスを上記同一家系３名に対して施行した．現在候補遺伝子は16個に絞り込まれている．現在，追加解析を行っている．また構造バリアントの可能性も考えれ，横浜市立大学と共同研究で解析を進めている

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

上記の通り新規遺伝子の同定には難渋しています．結果としては，今回選んだ解析方法は，常染色体劣性でhomozygoteの遺伝子を同定するには，小家系でも可能であり，良い手法だったのだろうと思います．一方，常染色体優性遺伝でheterozygoteの新規変異を同定するなら，数多くの候補遺伝子が上がってくることから，より病的遺伝子を的確に絞り込むため，より家系のメンバーが多い，連鎖解析にてpositional cloningも可能な程の大きい家系の選択の方がより良いものがあった．一方で，これだけ徹底的に解析しても病的変異が絞り込まれていないことから，構造バリアントの異常に着目し，long read PCRの解析へと発展させている．今回の解析の努力が無駄にならないよう，より可能性の高い方へと進めて行く．

今後の研究の推進方策

行える解析は順次進めており，現在は全ゲノムシーケンスを，上記３名に対して解析を施行した．結果，exonic allele frequency 0.001以下のheterozygote変異で，３名が共通して持つものとして187の希少バリアントを同定した．その中から，public databaseであるOMIMの中から，パーキンソン病関連遺伝子のデータを抽出し，その中にあるものとして16の遺伝子を絞り込んだ．現在この16の候補遺伝子ついて，segregation studyや集団解析を予定している．また点変異のみならず，遺伝子重複は欠失，リピート異常等も考えられるため，横浜市立大学の松本先生の研究室のお力を頂き，long read PCRも入れながら解析を進めている．

次年度使用額が生じた理由

解析同定に難渋し，当初の予定よりも多くの使用額がかかった．とくに候補遺伝子のスクリーニング解析に，Ion Torrent Systemのパネルを作成したり，それから生じたデジタルデータに対して，サンガーシーケンスでプライマー作成をすること等に予算を費やした．

研究成果

• [雑誌論文] Genotype-phenotype correlation of Parkinson's disease with PRKN variants (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshino Hiroyo、Li Yuanzhe、Nishioka Kenya、Daida Kensuke、Hayashida Arisa、Ishiguro Yuta、Yamada Daisuke、Izawa Nana、Nishi Katsunori、Nishikawa Noriko、Oyama Genko、Hatano Taku、Nakamura Shinichiro、Yoritaka Asako、Motoi Yumiko、Funayama Manabu、Hattori Nobutaka
  • 雑誌名: Neurobiology of Aging 巻: 114 ページ: 117～128
  • DOI: 10.1016/j.neurobiolaging.2021.12.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation of three hiPSC clones from a Parkinson's disease patient with a heterozygous variant of VPS35 p.D620N (2022)
  • 著者名/発表者名: Kei-Ichi Ishikawa, Mayu Ishiguro, Yuanzhe Li , Kenya Nishioka, Nobutaka Hattori, Wado Akamatsu
  • 雑誌名: Stem Cell Research 巻: 60 ページ: In press
  • DOI: 10.1016/j.scr.2022.102739.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A complex form of hereditary spastic paraplegia harboring a novel variant, p.W1515*, in the SPG11 gene (2022)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Daida , Yosuke Nishioka , Yuanzhe Li , Hiroyo Yoshino , Manabu Funayama , Nobutaka Hattori , Kenya Nishioka
  • 雑誌名: eNeurological Science 巻: 3 ページ: in press
  • DOI: 10.1016/j.ensci.2021.100391.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genetic analysis of ATP10B for Parkinson's disease in Japan (2021)
  • 著者名/発表者名: Mayu Ishiguro , Hiroyo Yoshino , Yuanzhe Li , Aya Ikeda , Manabu Funayama , Kenya Nishioka , Nobutaka Hattori
  • 雑誌名: Parkinsonism and Related Disorders 巻: 88 ページ: 10-12
  • DOI: 10.1016/j.parkreldis.2021.05.020.
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Novel LRRK2 Variant p.G2294R in the WD40 Domain Identified in Familial Parkinson's Disease Affects LRRK2 Protein Levels (2021)
  • 著者名/発表者名: Jun Ogata , Kentaro Hirao , Kenya Nishioka , Arisa Hayashida , Yuanzhe Li, Hiroyo Yoshino, Soichiro Shimizu, Nobutaka Hattori, Yuzuru Imai
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 22 ページ: 3708-3719
  • DOI: 10.3390/ijms22073708.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Clinical manifestations of Parkinson's disease harboring VPS35 retromer complex component p.D620N with long-term follow-up (2021)
  • 著者名/発表者名: Mayu Ishiguro , Yuanzhe Li , Hiroyo Yoshino , Kensuke Daida , Yuta Ishiguro , Genko Oyama , Shinji Saiki , Manabu Funayama , Nobutaka Hattori , Kenya Nishioka
  • 雑誌名: Parkinsonism and Related Disorders 巻: 84 ページ: 139-143
  • DOI: 10.1016/j.parkreldis.2021.02.014.
  • 査読あり
• [雑誌論文] PLA2G6 variants associated with the number of affected alleles in Parkinson's disease in Japan (2021)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Daida , Kenya Nishioka , Yuanzhe Li , et al.
  • 雑誌名: Neurobiology of Aging 巻: 97 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1016/j.neurobiolaging.2020.07.004.
  • 査読あり
• [雑誌論文] The identified clinical features of Parkinson's disease in homo-, heterozygous and digenic variants of PINK1 (2021)
  • 著者名/発表者名: Arisa Hayashida , Yuanzhe Li , Hiroyo Yoshino , Kenya Nishioka , et al.
  • 雑誌名: Neurobiology of Aging 巻: 97 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1016/j.neurobiolaging.2020.06.017.
  • 査読あり
• [学会発表] SNCA p.V15A a novel pathogenic variant for familial Parkinson’s disease (2022)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Daida , Shotaro Shimonaka , Kahori Shiba-Fukushima , Jun Ogata , Hiroyo Yoshino , Ayami Okuzumi, Taku Hatano, Yumiko Motoi, Manabu Funayama, Tomoki Hirunagi, Kentaro Sahashi , Masao Katsuno , Kenya Nishioka, Yuzuru Imai, Nobutaka Hattori.
  • 学会等名: 第63会日本神経学会学術大会
• [学会発表] Two novel variants in CHCHD2 associate with TDP-43 pathology among amyotrophic lateral sclerosis (2022)
  • 著者名/発表者名: Aya Ikeda, Manabu Funayama, Mari Yoshida, Kenya Nishioka, et al.
  • 学会等名: 第63会日本神経学会学術大会
• [学会発表] Genetic screening by panel sequencing of glucosylceramidase beta variants for Parkinson’s disease (2021)
  • 著者名/発表者名: Yuanzhe Li, Hiroyo Yoshino, Manabu Funayama, Kenya Nishioka, Nobutaka Hattori
  • 学会等名: 第62会日本神経学会学術大会
• [学会発表] Pathological findings in a patient with alpha-synuclein p.A53T and familial Parkinson's disease (2021)
  • 著者名/発表者名: Kenya Nishioka, Yoshio Hashizume, Masashi Takanashi, et al.
  • 学会等名: 第62会日本神経学会学術大会