ＨＲＭ法と次世代シークエンサーによる早期発症てんかん性脳症の新規病因遺伝子同定

2012 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 24591500
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 加藤 光広 山形大学, 医学部, 講師 (10292434)
• 研究分担者: 高橋 信也 山形大学, 医学部, 医員 (20536958) ; 菊池 貴洋 山形大学, 医学部, 医員 (00594300)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: てんかん / 大田原症候群 / イオンチャネル / 遺伝子 / KCNQ2

研究概要

早期発症てんかん性脳症は、乳幼児期に発症し頻回のてんかん発作に伴い知能障害や運動障害をきたす難治性疾患であり、新生児期発症の大田原症候群や乳児期発症のウエスト症候群が代表的な疾患である。予後が良好な家族性の特発性てんかんについてはイオンチャネルの遺伝子変異が数多く同定されたが、てんかん性脳症は孤発例が多く原因解析は進んでいなかった。我々は、ARXが脳形成異常とウエスト症候群、大田原症候群の原因遺伝子であることを明らかにし、さらに大田原症候群の原因としてSTXBP1を同定した。しかし原因不明例もまだ多い。本研究では、最近の遺伝子解析技術であるHRM（高感度融解曲線分析）法による既知遺伝子のハイスループット変異スクリーニングと次世代シークエンサーによる網羅的解析を組み合わせた新規原因遺伝子の同定と効率的な遺伝子診断システムの構築を目的とする。
本年度は、HRM法やSanger法によってARX変異とSTXBP1変異を除外した大田原症候群12例に対し次世代シークエンサーを用いた全エクソームシークエンスを行い、3例にKCNQ2のミスセンス変異を同定した。いずれも両親に変異を認めずde novo変異であった。3例とも新生児早期に全般性の痙攣発作をきたし、脳波はサプレッション・バーストを示した。7歳の2症例は重度から最重度の精神遅滞を併発した。
KCNQ2は電位依存性カリウムチャネルKv7.2を構成し、1998年に良性家族性新生児痙攣の原因遺伝子として報告され、良性てんかんの原因と考えられていた。我々と同じく今年度ベルギーとオーストラリアのグループが新生児期に発症し重度の神経症状を呈するてんかん性脳症でKCNQ2変異を報告している。本研究によって、KCNQ2は大田原症候群の第三の原因遺伝子であり、良性てんかんとてんかん性脳症の原因が共通することを明らかにした。

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

本研究計画は、研究年度全体を通してI.症例集積・臨床情報解析を行い、平成24年度にはII.HRM法による既知遺伝子の変異スクリーニングとIII.次世代シークエンサーによる新規病因候補遺伝子の選定を行うことであった。
I.症例集積・臨床情報解析については年間50例の集積を目標とし、67例（大田原症候群17例、ウエスト症候群27例、その他23例）のDNAと臨床情報が集積された。
II.HRM法による既知遺伝子の変異スクリーニングについては、新規症例に対してARX,STXBP1,SPTAN1,CDKL5, SLC25A22の5遺伝子のスクリーニングを行い、既有症例を含めJNK3, PLCB1のスクリーニングを行うことを目標とした。HRM法でSTXBP1変異を１例に同定し、またARX変異を1例に同定した。
III.次世代シークエンサーによる新規病因候補遺伝子の選定
早期発症てんかん性脳症の原因遺伝子を新たに一つ以上同定することを目標とした。大田原症候群の第３の原因遺伝子としてKCNQ2を新たに同定し、目標は達成された。

今後の研究の推進方策

症例を増やして次世代シークエンサーによる網羅的な遺伝子解析を引き続き行ない、新規病因遺伝子を同定する。症例集積は当初の計画以上に進展しており問題はない。
今年度新たに同定されたKCNQ2については、早期発症てんかん性脳症におけるKCNQ2の変異頻度と表現型を明らかにするために、大田原症候群50例と他の早期発症てんかん性脳症150例についてスクリーニングを行う。
KCNQ2以外の既知遺伝子は当初計画した７個の遺伝子以外にも、今年度、乳児移動性部分てんかんの原因遺伝子としてKCNT1が同定されるなど、20個異常の候補遺伝子が存在する。HRM法は少ない遺伝子数を調べるには費用対効果の高い遺伝子変異スクリーニング法であるが、調べるエクソン数に比例して、費用と労力が増加してしまう。次世代シークエンサーの解析費用は急速に低下しており、選択した数十個の候補遺伝子のみを解析するカスタムキャプチャー法では、多数検体の一括処理を行うことができるため、遺伝子（もしくはエクソン）１個あたりの費用対効果はHRM法をしのぐようになりつつある。次年度は次世代シークエンサーによるカスタムキャプチャー法を併用して網羅的な変異スクリーニングを行う予定である。

次年度の研究費の使用計画

該当なし

研究成果

• [雑誌論文] Whole exome sequencing identifies KCNQ2 mutations in Ohtahara syndrome. (2012)
  • 著者名/発表者名: Saitsu H, Kato M, Koide A, Goto T, Fujita T, Nishiyama K, Tsurusaki Y, Doi H, Miyake N, Hayasaka K, Matsumoto N
  • 雑誌名: Ann Neurol 巻: 72 ページ: 298-300
  • DOI: 10.1002/ana.23620
  • 査読あり
• [雑誌論文] CASK aberrations in male patients with Ohtahara syndrome and cerebellar hypoplasia. (2012)
  • 著者名/発表者名: Saitsu H, Kato M, Osaka H, Moriyama N, Horita H, Nishiyama K, Yoneda Y, Kondo Y, Tsurusaki Y, Doi H, Miyake N, Hayasaka K, Matsumoto N
  • 雑誌名: Epilepsia 巻: 53 ページ: 1441-1449
  • DOI: 10.1111/j.1528-1167.2012.03548.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Association of genomic deletions in the STXBP1 gene with Ohtahara syndrome. (2012)
  • 著者名/発表者名: Saitsu H*, Kato M*, Shimono M, Senju A, Tanabe S, Kimura T, Nishiyama K, Yoneda Y, Kondo Y, Tsurusaki Y, Doi H, Miyake N, Hayasaka K, Matsumoto N
  • 雑誌名: Clin Genet 巻: 81 ページ: 399-402
  • DOI: 10.1111/j.1399-0004.2011.01733.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] De Novo and Inherited Mutations in COL4A2, Encoding the Type IV Collagen alpha2 Chain Cause Porencephaly. (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoneda Y, Haginoya K, Arai H, Yamaoka S, Tsurusaki Y, Doi H, Miyake N, Yokochi K, Osaka H, Kato M, Matsumoto N, Saitsu H
  • 雑誌名: Am J Hum Genet 巻: 90 ページ: 86-90
  • DOI: 10.1016/j.ajhg.2011.11.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mutations affecting components of the SWI/SNF complex cause Coffin-Siris syndrome. (2012)
  • 著者名/発表者名: Tsurusaki Y, Okamoto N, Ohashi H, Kosho T, Imai Y, et al.
  • 雑誌名: Nat Genet 巻: 44 ページ: 376-378
  • DOI: 10.1038/ng.2219
  • 査読あり
• [雑誌論文] Congenital dysplastic microcephaly and hypoplasia of the brainstem and cerebellum with diffuse intracranial calcification. (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakamura K, Kato M, Sasaki A, Kanai M, Hayasaka K
  • 雑誌名: J Child Neurol 巻: 27 ページ: 218-221
  • DOI: 10.1177/0883073811416239
  • 査読あり
• [雑誌論文] Respiratory syncytial virus-associated encephalopathy complicated by congenital myopathy. (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakamura K, Kato M, Sasaki A, Shiihara T, Hayasaka K
  • 雑誌名: Pediatr Int 巻: 54 ページ: 709-711
  • DOI: 10.1111/j.1442-200X.2012.03594.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] The incidence of hypoplasia of the corpus callosum in patients with dup (X)(q28) involving MECP2 is associated with the location of distal breakpoints. (2012)
  • 著者名/発表者名: Honda S, Hayashi S, Nakane T, Imoto I, Kurosawa K, Mizuno S, Okamoto N, Kato M, Yoshihashi H, Kubota T, Nakagawa E, Goto Y, Inazawa J
  • 雑誌名: Am J Med Genet A 巻: 158A ページ: 1292-1303
  • DOI: 10.1002/ajmg.a.35321
  • 査読あり
• [雑誌論文] Early infantile epileptic encephalopathy associated with the disrupted gene encoding Slit-Robo Rho GTPase activating protein 2 (SRGAP2). (2012)
  • 著者名/発表者名: 8. Saitsu H, Osaka H, Sugiyama S, Kurosawa K, Mizuguchi T, Nishiyama K, Nishimura A, Tsurusaki Y, Doi H, Miyake N, Harada N, Kato M, Matsumoto N
  • 雑誌名: Am J Med Genet A 巻: 158A ページ: 199-205
  • DOI: 10.1002/ajmg.a.34363
  • 査読あり
• [学会発表] The Genetic Background of Cortical Dysplasias (2013)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Kato
  • 学会等名: 2013 Cortical Dysplasia Symposium
  • 発表場所: Zenda Suites, Tainan, Taiwan
  • 年月日: 20130113-20130113
  • 招待講演
• [学会発表] Ohtahara syndrome and other neonatal-onset epileptic encephalopathies caused by missense mutations of the KCNQ2 gene. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kato M, Saitsu H, Yamagata T, Arai H, Fujii T, Hirata Y, Kusama Y, Yamashita S, Nakagawa T, Koide A, Goto T, Kubota M, Fujita T, Ihara Y, Sugai K, Saito K, Hayasaka K, Matsumoto N
  • 学会等名: American Epilepsy Society 2012 Annual meeting
  • 発表場所: San Diego Convention Center, San Diego, USA
  • 年月日: 20121130-20121204
• [学会発表] Genetics in Epilepsy, update. (2012)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Kato
  • 学会等名: Annual Autumn Meeting of the Korean Child Neurology Society
  • 発表場所: Novotel Busan Ambassador hotel, Busan, Korea
  • 年月日: 20121012-20121012
  • 招待講演
• [学会発表] New genetic discoveries in malignant forms of neonatal seizures. (2012)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Kato
  • 学会等名: The conjoined congresses of the 12th International Child Neurology Congress and the 11th Asian and Oceanian Congress of Child Neurology (ICNC⁄AOCCN 2012)
  • 発表場所: Brisbane Convention and Exhibition Centre, Brisbane, Australia
  • 年月日: 20120528-20120531
  • 招待講演
• [学会発表] Lissencephaly and related disorders. (2012)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Kato
  • 学会等名: International Child Neurology Congress (ICNC) Pre Congress Symposium Malformations of Cortical Development
  • 発表場所: Brisbane Convention and Exhibition Centre, Brisbane, Australia
  • 年月日: 20120527-20120527
  • 招待講演
• [図書] Jasper's Basic Mechanisms of the Epilepsies. (2012)
  • 著者名/発表者名: Saitsu H, Kato M, Matsumoto N
  • 総ページ数: 11
  • 出版者: Oxford
• [備考] 山形大学医学部小児科学講座 神経グループ研究紹介
  • URL: http://www.id.yamagata-u.ac.jp/Ped/medical/neurology_03.html