原発性免疫不全症の診断困難例に対するロングリードシーケンス解析

2023 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 22KK0113
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 岡田 賢 広島大学, 医系科学研究科(医), 教授 (80457241)
• 研究分担者: 金兼 弘和 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 寄附講座教授 (00293324) ; 小原 收 公益財団法人かずさDNA研究所, その他部局等, 副所長 (20370926) ; 浅野 孝基 広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 准教授 (50835501) ; 坂田 園子 広島大学, 病院(医), 寄附講座助教 (50897907)
• 研究期間 (年度): 2022-10-07 – 2025-03-31
• キーワード: ロングリードNGS / 全ゲノム解析 / RNAシーケンス / 原発性免疫不全症 / 診断困難例

研究実績の概要

ロングリードNGSによるRNAシーケンス、全ゲノム解析の対象となる未診断PID患者の募集を継続した。全エクソーム解析、遺伝子パネル解析で診断に至らなかった未診断PID患者に対して、末梢血単核球を用いたマルチオミックス解析（RNAシーケンス、プロテオーム解析）を行い、5.7%の患者において責任遺伝子の同定を達成した。また、未診断PID患者募集の過程で複数のPID患者の診断が達成され、その一部は論文報告した。具体的な成果としては、1) 優性阻害効果に基づくRelA異常症の発見と、その疾患概念の確立、2) 本邦初（世界4家系目）の常染色体潜性IL-17RC欠損症の同定、3)間質性肺炎で致死的な経過をたどった患者におけるIFIH1遺伝子異常の同定、4) COVID-19により致死的経過をたどった小児例におけるSTAT1機能獲得型変異の同定、などがある。並行して、末梢血CD45陽性細胞を対象としたプロテオーム解析も行い、一連の検討で診断に至らない未診断PID患者を90例把握した。
また、ロングリードNGSを用いたRNAシーケンスを未診断PID患者6例に対して実施した。最初に得られたデータを、ショートリードNGSで得られたRNAシーケンスデータと比較検討した。その結果、バリアント検出はショートリードNGSが有利である一方、ロングリードNGSはスプライスバリアントの検出に強みがあると判断した。エクソン単位の欠失が同定された常染色体潜性IL-17RC欠損症を対象にロングリードNGSによるRNAシーケンスを行い、欠失がスプライシングに及ぼす影響を詳細に解析することができた。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

ロングリードNGSによるRNAシーケンス、全ゲノム解析の対象となる未診断PID患者の募集を継続した。具体的には、保険検査による遺伝学的解析を行い、診断に至らないPID患者に対して全エクソーム解析、末梢血CD45陽性細胞を対象としたRNAシーケンスを実施した。これにより、ショートリードNGSで診断困難なPID患者の抽出を行った。また、この作業で診断確定したPID患者について、複数の論文報告を行った（詳細は研究実績の概要を参照）。並行して、末梢血CD45陽性細胞を対象としたプロテオーム解析も行い、一連の検討で診断に至らない未診断PID患者を90例把握した。そのなかで、特に重篤な症状を示す典型的なPID患者の絞り込みを行っており、ロングリードNGSを実施する対象患者とする予定である。
期間中に、ロングリードNGSを用いたRNAシーケンスを未診断PID患者6例に対して実施した。得られたデータを、ショートリードNGSで得られたRNAシーケンスデータと比較検討した。その結果、バリアント検出はショートリードNGSが有利である一方、ロングリードNGSはスプライスバリアントの検出に強みがあると判断した。エクソン単位の欠失が同定された常染色体潜性IL-17RC欠損症を対象に行ったロングリードNGSによるRNAシーケンスで、欠失がスプライシングに及ぼす影響を詳細に検討することが可能であった。
今後、ロングリードNGS解析を実施する未診断PID患者を増やして、病因病態解析に取り組む予定である。一連の研究成果より、当初の計画以上に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

これまでの解析で、ロングリードNGSによる解析の対象となると考えられるPID患者が90例抽出されている。効率的な研究遂行のためには、解析対象である未診断PID患者の絞り込みが重要と考えている。そこで、対象患者の臨床症状を再度調査し、早期発症、重症例、リンパ球分画の障害が明白な症例に着目して絞り込みを行う。特に早期発症の症例は、遺伝的背景を色濃く持つと考えており、優先的に解析を行う。並行して、オミックス解析に基づく候補患者のリクルートを継続する。
本年度に実施したエクソン単位の欠失が検出された常染色体潜性IL-17RC欠損症の解析で、ロングリードNGSによるRNAシーケンスは、欠失がスプライスに及ぼす影響の詳細な解析を実現とした。一方、他の未診断PID患者に対するロングリードRNAシーケンスでは、一部の患者でスプライスバリアントの変化が検出されたものの、診断的価値があるバリアントは検出されなかった。そのため、スプライスへの影響が危惧されるバリアントが検出された患者に対するRNAシーケンスにおいて、ロングリードNGSの有益性が高まると判断した。それに基づいて次年度は、スプライス異常を疑う現有のPID患者（ADA2異常症、IKBKG異常症）に対するロングリードNGSを用いたRNAシーケンスを計画している。
並行してロングリードNGSを用いた全ゲノム解析にも取り組む。本手法により、ゲノムの構造異常、リピート配列の検出、偽遺伝子を持つ遺伝子の解析などが容易となる。アダプティブサンプリングという手法を新たに導入し、効率的に候補遺伝子群を解析するように試みる。これまでに同定した遺伝子変異の解析は順調に進んでいる。RELA異常症、STAT1機能獲得型変異、IL6ST異常症など、複数のPID患者を同定しており、変異の機能解析を介した病態解析も並行して行う予定である。

次年度使用額が生じた理由

これまでの研究で、ロングリードNGSを用いた全ゲノム解析の対象者である未診断PID患者が蓄積している。次年度に、アダプティブサンプリング手法を用いたロングリードNGSによる全ゲノム解析を予定しており、そのための費用が必要と判断して次年度使用額が生じた。

研究成果

• [国際共同研究] Rockefeller University/Mount Sinai/NIH(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Rockefeller University/Mount Sinai/NIH
  • 他の機関数: 3
• [国際共同研究] INSERM/Imagine Institute/Necker Hospital for Sick Children(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: INSERM/Imagine Institute/Necker Hospital for Sick Children
• [国際共同研究] Garvan Institute of Medical Research(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: Garvan Institute of Medical Research
• [国際共同研究] Fudan University/Chongqing Medical University/Peking University(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: Fudan University/Chongqing Medical University/Peking University
  • 他の機関数: 1
• [国際共同研究] Imperial College London(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: Imperial College London
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 5
• [雑誌論文] Higher COVID-19 pneumonia risk associated with anti-IFN-α than with anti-IFN-ω auto-Abs in children (2024)
  • 著者名/発表者名: Bastard P, Gervais A, Taniguchi M, Saare L, Sarekannu K, Le Voyer T, Philippot Q, Rosain J, Bizien L, Asano T, Garcia-Prat M, ...Okada S, Puel A, Cobat A, Casanova JL.
  • 雑誌名: Journal of Experimental Medicine 巻: 221 ページ: e20231353
  • DOI: 10.1084/jem.20231353
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Clinical, immunological, and genetic description of a Mexican cohort of patients with DOCK8 deficiency (2024)
  • 著者名/発表者名: Liquidano-Perez E, Maza-Ramos G, Perez Arias BA, Lugo Reyes SO, Barragan Arevalo T, Solorzano-Morales SA, Venegas Montoya E, Staines-Boone AT, Guzman Cotaya R, Okada S, et al.
  • 雑誌名: Pediatric Allergy and Immunology 巻: 35 ページ: e14073
  • DOI: 10.1111/pai.14073
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Case Report: Molecular autopsy underlie COVID-19-associated sudden, unexplained child mortality (2023)
  • 著者名/発表者名: Unuma Kana、Tomomasa Dan、Noma Kosuke、Yamamoto Kouhei、Matsuyama Taka-aki、Makino Yohsuke、Hijikata Atsushi、Wen Shuheng、Ogata Tsutomu、Okamoto Nobuhiko、Okada Satoshi、Ohashi Kenichi、Uemura Koichi、Kanegane Hirokazu
  • 雑誌名: Frontiers in Immunology 巻: 14 ページ: 1121059
  • DOI: 10.3389/fimmu.2023.1121059
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A complementary approach for genetic diagnosis of inborn errors of immunity using proteogenomic analysis (2023)
  • 著者名/発表者名: Sakura F, Noma K, Asano T, Tanita K, Toyofuku E, Kato K, Tsumura M, Nihira H, Izawa K, Mitsui-Sekinaka K, Konno R, Kawashima Y, Mizoguchi Y, Karakawa S, Hayakawa S, Kawaguchi H, Imai K, Nonoyama S, Yasumi T, Ohnishi H, Kanegane H, Ohara O, Okada S.
  • 雑誌名: PNAS Nexus 巻: 2 ページ: pgad104
  • DOI: 10.1093/pnasnexus/pgad104
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Human PIK3R1 mutations disrupt lymphocyte differentiation to cause activated PI3Kδ syndrome 2 (2023)
  • 著者名/発表者名: Nguyen T, Lau A, Bier J, Cooke KC, Lenthall H, Ruiz-Diaz S, Avery DT, Brigden H, Zahra D, Sewell WA, Droney L, Okada S, Asano T, Abolhassani H, Chavoshzadeh Z, Abraham RS, Rajapakse N, Klee EW, Church JA, Williams A, Wong M, Burkhart C, Uzel G, Croucher DR, James DE, Ma CS, Brink R, Tangye SG, Deenick EK.
  • 雑誌名: Journal of Experimental Medicine 巻: 220 ページ: e20221020
  • DOI: 10.1084/jem.20221020
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Lethal Interstitial Lung Disease Associated with a Gain-of-Function Mutation in IFIH1 (2023)
  • 著者名/発表者名: Kida Yoshiko、Doi Takehiko、Imanaka Yusuke、Amatya Vishwa Jeet、Shime Nobuaki、Okada Satoshi
  • 雑誌名: Journal of Clinical Immunology 巻: 43 ページ: 1143～1146
  • DOI: 10.1007/s10875-023-01494-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human RELA dominant-negative mutations underlie type I interferonopathy with autoinflammation and autoimmunity (2023)
  • 著者名/発表者名: Moriya K, Nakano T, Honda Y, Tsumura M, Ogishi M, Sonoda M, Nishitani-Isa M, Uchida T, Hbibi M, Mizoguchi Y, Ishimura M, Izawa K, Asano T, Kakuta F, Abukawa D, Rinchai D, Zhang P, Kambe N, Bousfiha A, Yasumi T, Boisson B, Puel A, Casanova JL, Nishikomori R, Ohga S, Okada S, Sasahara Y, Kure S.
  • 雑誌名: Journal of Experimental Medicine 巻: 220 ページ: e20212276
  • DOI: 10.1084/jem.20212276
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Patient-reported outcomes in patients with primary immunodeficiency diseases in Japan: baseline results from a prospective observational study (2023)
  • 著者名/発表者名: Kanegane Hirokazu、Ishimura Masataka、Kawai Toshinao、Okada Satoshi、Okamatsu Nobuaki、Go Madoka、Noto Shinichi
  • 雑誌名: Frontiers in Immunology 巻: 14 ページ: 1244250
  • DOI: 10.3389/fimmu.2023.1244250
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Clinical significance of human neutrophil antigen-1 antibodies in children with neutropenia (2023)
  • 著者名/発表者名: Goda Satoshi、Karakawa Shuhei、Okada Satoshi、Kawaguchi Hiroshi、Kurita Emi、Noma Mitsunori、Yamaoka Aiko、Komatsu Mayumi、Yanai Ayaka、Kashihara Mayu、Fujii Teruhisa、Onodera Rie、Taniguchi Kikuyo、Aizawa Mika、Kobayashi Masao
  • 雑誌名: International Journal of Hematology 巻: 118 ページ: 627～635
  • DOI: 10.1007/s12185-023-03661-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Janus kinase inhibitors ameliorate clinical symptoms in patients with STAT3 gain-of-function (2023)
  • 著者名/発表者名: Kaneko Shuya、Sakura Fumiaki、Tanita Kay、Shimbo Asami、Nambu Ryusuke、Yoshida Masashi、Umetsu Shuichiro、Inui Ayano、Okada Chizuru、Tsumura Miyuki、Yamada Mamiko、Suzuki Hisato、Kosaki Kenjiro、Ohara Osamu、Shimizu Masaki、Morio Tomohiro、Okada Satoshi、Kanegane Hirokazu
  • 雑誌名: Immunotherapy Advances 巻: 3 ページ: ltad027
  • DOI: 10.1093/immadv/ltad027
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fatal COVID-19 Infection in Two Children with STAT1 Gain-of-Function (2023)
  • 著者名/発表者名: Staines-Boone AT, Vignesh P, Tsumura M, de la Garza Fernandez G, Tyagi R, Rawat A, Das J, Tomomasa D, Asano T, Hijikata A, Salazar-Galvez Y, Kanegane H, Okada S, Reyes SOL
  • 雑誌名: Journal of Clinical Immunology 巻: 44 ページ: 20
  • DOI: 10.1007/s10875-023-01634-0
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Isolated Chronic Mucocutaneous Candidiasis due to a Novel Duplication Variant of IL17RC (2023)
  • 著者名/発表者名: Noma Kosuke、Tsumura Miyuki、Nguyen Tina、Asano Takaki、Sakura Fumiaki、Tamaura Moe、Imanaka Yusuke、Mizoguchi Yoko、Karakawa Shuhei、Hayakawa Seiichi、Shoji Takayo、Hosokawa Junichi、Izawa Kazushi、Ling Yun、Casanova Jean-Laurent、Puel Anne、Tangye Stuart G.、Ma Cindy S.、Ohara Osamu、Okada Satoshi
  • 雑誌名: Journal of Clinical Immunology 巻: 44 ページ: 18
  • DOI: 10.1007/s10875-023-01601-9
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Human STAT1 gain of function with chronic mucocutaneous candidiasis: A comprehensive review for strengthening the connection between bedside observations and laboratory research (2023)
  • 著者名/発表者名: Asano Takaki、Noma Kosuke、Mizoguchi Yoko、Karakawa Shuhei、Okada Satoshi
  • 雑誌名: Immunological Reviews 巻: 322 ページ: 81～97
  • DOI: 10.1111/imr.13300
  • 査読あり
• [学会発表] PIDJ の仕組みと遺伝子検査の出し方 (2024)
  • 著者名/発表者名: 岡田 賢
  • 学会等名: JSIAD-APSID joint meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Severe COVID-19 associate with impaired host immunity (2023)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Okada
  • 学会等名: Human Genetics Asia 2023
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 宿主免疫異常によるCOVID-19重症化 (2023)
  • 著者名/発表者名: 岡田 賢
  • 学会等名: 第55回 日本小児感染症学会総会・学術集会
  • 招待講演
• [備考] COVID-19に関連した小児突然死の背景にある希少疾患の診断に成功
  • URL: https://www.hiroshima-u.ac.jp/news/76463
• [備考] 特定遺伝子の異常による新規の免疫異常症を発見
  • URL: https://www.hiroshima-u.ac.jp/news/77296
• [備考] 本邦初のIL-17RC異常症による慢性皮膚粘膜カンジダ症例を同定
  • URL: https://www.hiroshima-u.ac.jp/news/80874
• [備考] 小児COVID-19肺炎におけるⅠ型インターフェロン中和抗体の保有率を調査
  • URL: https://www.hiroshima-u.ac.jp/news/80975