ロングリードシーケンサーを用いた神経筋疾患の原因探索と病態解明

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K07907
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 宮武 聡子 横浜市立大学, 附属病院, 講師 (50637890)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: ロングリードシーケンサー / 神経筋疾患 / 脊髄小脳変性症 / リピート伸長病 / CANVAS / RFC1

研究実績の概要

本研究は、ショートリード次世代シーケンサーの“次の世代”と位置付けられるロングリードシーケンサーを用いて、ショートリードシーケンサーの弱点を補完する全ゲノム解析系を構築し、全エクソーム解析で未解決の神経筋疾患症例の遺伝学的原因を同定することを目的とする。
令和3年度までの成果として、脊髄小脳変性症の１つの病型である、小脳性運動失調、ニューロパチー、前庭機能障害を主徴とする小脳性運動失調・ニューロパチー・前庭反射消失症候群(Cerebellar ataxia, neuropathy, vestibular areflexia syndrome; CANVAS）の16名の症例において、RFC1遺伝子のイントロン領域に存在する両アレル性リピート異常伸長の全配列(約2-8kb)を決定し、異常リピート伸長のリピートユニット配列の組み合わせが3種類あることを明らかにした。CANVASでは病的リピートユニット配列が2種類（AAGGG, ACAGG）存在し、それぞれのホモ接合性伸長を持つ症例がこれまで報告されていたが、新たに異なるユニット伸長が複合ヘテロ接合性に認められる症例を同定した。また配列パターンの組み合わせと臨床症状の関連について、ACAGG伸長配列を持つ症例では、運動神経の障害がより目立ち、ACAGG/AAGGG伸長配列を複合ヘテロ接合性で持つ症例では、発症年齢が遅く、進行が緩徐な傾向があることがわかった。
リピート配列は従来法ではシーケンスが非常に困難で、長いリピート伸長の完全配列決定はほとんど行われてこなかったが、今回ロングリードシーケンサーを用いて、リピート配列の全長を解読することができた。この成果はこれまでのゲノム手法では検出できない知見であり、ゲノム医学、あるいは臨床神経内科学観点から有用な所見と考えられたため、Brain誌に報告した。（Miyatake et al., Brain. 2022 Apr 29;145(3):1139-1150. doi: 10.1093/brain/awab363)。

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

当初の計画通り、集積した検体を使ったロングリード解析を行い、順次データ解析を行っている。また本研究の一環としてnanopore GridION (oxford nanopore社)を用いたリピート病の簡便なスクリーニング系を構築したので、本技術論文を投稿中である。

今後の研究の推進方策

CANVASの症例を今後も集積し、遺伝型-臨床型連関について明らかにしたい。またその他の遺伝学的原因未同定の脊髄小脳変性症について、ロングリード解析のデータ解析を継続し、原因解明を目指したい。さらに他の神経筋疾患にも解析対象を広げていく予定である。

次年度使用額が生じた理由

ロングリード解析を予定していた症例が全例終了していないため、次年度に行う予定である。

研究成果

• [雑誌論文] De novo heterozygous variants in KIF5B cause kyphomelic dysplasia (2022)
  • 著者名/発表者名: Itai T, Wang Z, Nishimura G, Ohashi H, Guo L, Wakano Y, Sugiura T, Hayakawa H, Okada M, Saisu T, Kitta A, Doi H, Kurosawa K, Hotta Y, Hosono K, Sato M, Shimizu K, Takikawa K, Watanabe S, Ikeda N, Suzuki M, Fujita A, Uchiyama Y, Tsuchida N, Miyatake S, Miyake N, Matsumoto N, Ikegawa S.
  • 雑誌名: Clin Genet 巻: Jul;102(1) ページ: 3-11
  • DOI: 10.1111/cge.14133
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Repeat conformation heterogeneity in cerebellar ataxia, neuropathy, vestibular areflexia syndrome (2022)
  • 著者名/発表者名: Miyatake S, Yoshida K, Koshimizu E, Doi H, Tanaka F, Mizuguchi T, Matsumoto N.
  • 雑誌名: Brain 巻: Apr 29;145(3) ページ: 1139-1150
  • DOI: 10.1093/brain/awab363
  • 査読あり
• [雑誌論文] Monoallelic and bi-allelic variants in NCDN cause neurodevelopmental delay, intellectual disability, and epilepsy (2022)
  • 著者名/発表者名: Fatima A, Hoeber J, Schuster J, Koshimizu E, Maya-Gonzalez C, Miyatake S, Tanigawa J, Koike T, Kato M, Murakami Y, Matsumoto N, Baig SM, Klar J, Dahl N.
  • 雑誌名: The American Journal of Human Genetics 巻: 109 ページ: 542～546
  • DOI: 10.1016/j.ajhg.2022.02.007
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Amelioration of a neurodevelopmental disorder by carbamazepine in a case having a gain-of-function GRIA3 variant (2022)
  • 著者名/発表者名: Hamanaka Kohei、Miyoshi Keita、Sun Jia-Hui、Hamada Keisuke、Komatsubara Takao、Saida Ken、Tsuchida Naomi、Uchiyama Yuri、Fujita Atsushi、Mizuguchi Takeshi、Gerard Benedicte、Bayat Allan、Rinaldi Berardo、Kato Mitsuhiro、Tohyama Jun、Ogata Kazuhiro、Shi Yun Stone、Saito Kuniaki、Miyatake Satoko、Matsumoto Naomichi
  • 雑誌名: Human Genetics 巻: 141 ページ: 283～293
  • DOI: 10.1007/s00439-021-02416-7
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Biallelic expansion in RFC1 as a rare cause of Parkinson’s disease (2022)
  • 著者名/発表者名: Kytovuori Laura、Sipila Jussi、Doi Hiroshi、Hurme-Niiranen Anri、Siitonen Ari、Koshimizu Eriko、Miyatake Satoko、Matsumoto Naomichi、Tanaka Fumiaki、Majamaa Kari
  • 雑誌名: npj Parkinson's Disease 巻: 8 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41531-021-00275-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Polymicrogyria in a child with KCNMA1-related channelopathy (2022)
  • 著者名/発表者名: Graber Denis、Imagawa Eri、Miyake Noriko、Matsumoto Naomichi、Miyatake Satoko、Graber Marianne、Isidor Bertrand
  • 雑誌名: Brain and Development 巻: 44 ページ: 173～177
  • DOI: 10.1016/j.braindev.2021.09.009
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Mutational and clinical spectrum of Japanese patients with hereditary hemorrhagic telangiectasia (2021)
  • 著者名/発表者名: Kitayama Kana、Ishiguro Tomoya、Komiyama Masaki、Morisaki Takayuki、Morisaki Hiroko、Minase Gaku、Hamanaka Kohei、Miyatake Satoko、Matsumoto Naomichi、Kato Masaru、Takahashi Toru、Yorifuji Tohru
  • 雑誌名: BMC Medical Genomics 巻: 14 ページ: -
  • DOI: 10.1186/s12920-021-01139-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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 Hiromi、Yamaguchi Daisuke、Nyquist Kristofor、Yabuki Yasushi、Miyatake Satoko、Shioda Norifumi、Tanaka Fumiaki、Matsumoto Naomichi、Mizuguchi Takeshi
  • 雑誌名: Clinical Epigenetics 巻: 13 ページ: -
  • DOI: 10.1186/s13148-021-01192-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Two families with TET3-related disorder showing neurodevelopmental delay with craniofacial dysmorphisms (2021)
  • 著者名/発表者名: Seyama Rie、Tsuchida Naomi、Okada Yasuyuki、Sakata Sonoko、Hamada Keisuke、Azuma Yoshiteru、Hamanaka Kohei、Fujita Atsushi、Koshimizu Eriko、Miyatake Satoko、Mizuguchi Takeshi、Makino Shintaro、Itakura Atsuo、Okada Satoshi、Okamoto Nobuhiko、Ogata Kazuhiro、Uchiyama Yuri、Matsumoto Naomichi
  • 雑誌名: Journal of Human Genetics 巻: 67 ページ: 157～164
  • DOI: 10.1038/s10038-021-00986-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pathogenic variants in the survival of motor neurons complex gene GEMIN5 cause cerebellar atrophy (2021)
  • 著者名/発表者名: Saida Ken、Tamaoki Junya、Sasaki Masayuki、Haniffa Muzhirah、Koshimizu Eriko、Sengoku Toru、Mizuguchi Takeshi、Ogata Kazuhiro、Miyake Noriko、Miyatake Satoko、Kobayashi Makoto、Matsumoto Naomichi
  • 雑誌名: Clinical Genetics 巻: 100 ページ: 722～730
  • DOI: 10.1111/cge.14066
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Biallelic null variants in ZNF142 cause global developmental delay with familial epilepsy and dysmorphic features (2021)
  • 著者名/発表者名: Kameyama Shinichi、Mizuguchi Takeshi、Fukuda Hiromi、Moey Lip Hen、Keng Wee Teik、Okamoto Nobuhiko、Tsuchida Naomi、Uchiyama Yuri、Koshimizu Eriko、Hamanaka Kohei、Fujita Atsushi、Miyatake Satoko、Matsumoto Naomichi
  • 雑誌名: Journal of Human Genetics 巻: 67 ページ: 169～173
  • DOI: 10.1038/s10038-021-00978-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] De novo ARF3 variants cause neurodevelopmental disorder with brain abnormality (2021)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto M, Sasaki K, Sugie A, Nitta Y, Kimura T, Gursoy S, Cinleti T, Iai M, Sengoku T, Ogata K, Miyatake S, Mizuguchi T, Taguri M, Ito S, Takahashi H, Miyake N, Matsumoto N.
  • 雑誌名: Human Molecular Genetics 巻: 31 ページ: 69～81
  • DOI: 10.1093/hmg/ddab224
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Expanding the KIF4A‐associated phenotype (2021)
  • 著者名/発表者名: Kalantari Silvia、Carlston Colleen、Alsaleh Norah、Kato Mitsuhiro、Matsumoto Naomichi、Miyatake Satoko、Yamamoto Tatsuya、Dobyns William B.、Filges Isabel
  • 雑誌名: American Journal of Medical Genetics Part A 巻: 185 ページ: 3728～3739
  • DOI: 10.1002/ajmg.a.62443
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Progressive cerebral atrophies in three children with COL4A1 mutations (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Yuko、Okanishi Tohru、Yamada Hiroyuki、Okazaki Tetsuya、Hosoda Chika、Itai Toshiyuki、Miyatake Satoko、Saitsu Hirotomo、Matsumoto Naomichi、Maegaki Yoshihiro
  • 雑誌名: Brain and Development 巻: 43 ページ: 1033～1038
  • DOI: 10.1016/j.braindev.2021.06.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel CLTC variants cause new brain and kidney phenotypes (2021)
  • 著者名/発表者名: Itai Toshiyuki、Miyatake Satoko、Tsuchida Naomi、Saida Ken、Narahara Sho、Tsuyusaki Yu、Castro Matheus Augusto Araujo、Kim Chong Ae、Okamoto Nobuhiko、Uchiyama Yuri、Koshimizu Eriko、Hamanaka Kohei、Fujita Atsushi、Mizuguchi Takeshi、Matsumoto Naomichi
  • 雑誌名: Journal of Human Genetics 巻: 67 ページ: 1～7
  • DOI: 10.1038/s10038-021-00957-3
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A 23-year follow-up report of juvenile-onset Sandhoff disease presenting with a motor neuron disease phenotype and a novel variant (2021)
  • 著者名/発表者名: Shibuya Moriei、Uneoka Saki、Onuma Akira、Kodama Kaori、Endo Wakaba、Okubo Yukimune、Inui Takehiko、Togashi Noriko、Nakashima Ichiro、Hino-Fukuyo Naomi、Ida Hiroyuki、Miyatake Satoko、Matsumoto Naomichi、Haginoya Kazuhiro
  • 雑誌名: Brain and Development 巻: 43 ページ: 1029～1032
  • DOI: 10.1016/j.braindev.2021.06.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cerebrovascular diseases in two patients with entire NSD1 deletion (2021)
  • 著者名/発表者名: Itai Toshiyuki、Miyatake Satoko、Hatano Taku、Hattori Nobutaka、Ohno Atsuko、Aoki Yusuke、Itomi Kazuya、Mori Harushi、Saitsu Hirotomo、Matsumoto Naomichi
  • 雑誌名: Human Genome Variation 巻: 8 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41439-021-00151-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ATP6V0A1 encoding the a1-subunit of the V0 domain of vacuolar H+-ATPases is essential for brain development in humans and mice (2021)
  • 著者名/発表者名: Aoto K, Kato M, Akita T, Nakashima M, Mutoh H, Akasaka N, Tohyama J, Nomura Y, Hoshino K, Ago Y, Tanaka R, Epstein O, Ben-Haim R, Heyman E, Mizuguchi T, Miyatake S, Miyake N, Fukuda A, Matsumoto N, Saitsu H.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41467-021-22389-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Complete sequencing of expanded <i>SAMD12</i> repeats by long-read sequencing and Cas9-mediated enrichment (2021)
  • 著者名/発表者名: Mizuguchi Takeshi、Toyota Tomoko、Miyatake Satoko、Koshimizu Eriko、Tsuchida Naomi、Uchiyama Yuri、Fujita Atsushi、Takata Atsushi、Miyake Noriko、Kato Mitsuhiro、Tanaka Fumiaki、Adachi Hiroaki、Matsumoto Naomichi
  • 雑誌名: Brain 巻: 144 ページ: 1103～1117
  • DOI: 10.1093/brain/awab021
• [学会発表] 希少疾患・ミオパチーなどのゲノム研究(シンポジウム44:孤発性・家族性神経疾患のゲノム研究) (2021)
  • 著者名/発表者名: 宮武聡子
  • 学会等名: 第62回日本神経学会学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] Polymicrogyria as a novel ATP1A3-related phenotype. (2021)
  • 著者名/発表者名: Miyatake S, Kato M, Koshimizu E, Takeuchi H, Doi H, Nakashima M, Takata A, Hamanaka K, Mizuguchi T, Miyake N, Saitsu H, Tanaka F, and Matsumoto N
  • 学会等名: 日本人類遺伝学会第66回大会