常染色体優性遺伝性パーキンソン病の遺伝子解析･新規原因遺伝子同定

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25461292
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: 富山 弘幸 順天堂大学, 医学部, 准教授 (20515069)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: パーキンソン病 / 常染色体優性遺伝性パーキンソン病 / 遺伝 / 遺伝子解析

研究概要

常染色体優性遺伝性パーキンソン病(ADPD)の原因遺伝子として1997年以降SNCAとLRRK2などが同定されているが，既知変異頻度は5-10％くらいで，殆どの家系で変異が同定されていず，いまだADPDの全体像は不明である．そのため，本研究ではADPDの全貌を明らかにし，病態の解明に繋げていくことを目標とした．
対象として，当施設ではこれまでの研究の進歩にもより，本年度まで3500例を超えるパーキンソン病を中心とした神経疾患の遺伝子バンクを構築し，ADPDは450例を超えることができてきている．本年度はこれらの家系の解析を進めた．
まず，SCA2のCAG繰り返し配列 (ポリグルタミンをコード)の中間伸長がADPDの2.3%を占める一方，他の主なポリグルタミン病の伸長は認めないことが判明した．
また，これまで常染色体劣性遺伝性疾患のゴーシェ病の原因遺伝子であるGBA変異陽性のパーキンソニズムの日本人家系を複数見出しているが，親子発症例もあるため，ADPD，家族性PDにおけるGBA変異の意義についての大規模解析を進めた．その結果，GBAのヘテロ変異が日本のADPDの実に25.9%を占めることが判明し，家族性にも発症に強く関与する強力な遺伝的因子であると考えられた．また臨床的にはLewy body diseaseの臨床像を呈し、MIBG心筋シンチの取り込み低下を認め、幻覚や認知症を伴いやすいことが多数例の解析で明らかになった．
これらの知見から，ADPDの遺伝子解析スクリーニングの際にはGBAやSCA2の変異解析も十分に考慮されるべきという指針を示すことができた．これらは日本・アジアのみならず世界的にも新しい知見であり，国際誌にも発表し，本研究の成果を共有することができた．

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

本研究の目的の達成のため，遺伝子バンクの構築をさらに進め，新規家系の収集によりADPDは450家系を集積することができた．それら家系において既知変異の有無を解析し，多型情報も含め解析結果をデータバンク化するとともに，家系の純化，変異未知の家系の抽出を行った．
ADPDの遺伝子解析につき，SCA2のCAG繰り返し配列の中間伸長がADPDの2.3%を占めることを明らかにできた．またGBAヘテロ変異が孤発例や常染色体劣性遺伝性パーキンソン病での頻度に比しADPDで25.9％と有意に高頻度であり，オッヅ比も高く一部共分離が確認できている家系も存在することを明らかにできた．すなわちADPDにおいてGBAヘテロ変異が頻度の高い強い危険因子としての役割をもつことが明らかになった．これまでADPDの約90%で強い遺伝因子が不明であったことを考えると予想以上の進歩であった．一方このことは，ADPDの形式をとっている家系おいても単一遺伝性でなく多因子遺伝によることが少なからずある可能性を示唆し，本研究において家系の純化から連鎖解析，新規遺伝子同定に向けた遺伝子解析を行っていく上で，今後の新たな重要な指針を得る結果にもなった．また遺伝子変異と臨床像との関係につき，GBA変異例は幻覚や認知症を伴いやすくLewy body diseaseの臨床像を呈していることが確認できた．よってGBA変異の機能解析がPD，Lewy body diseaseの発症機序の解明に繋がっていくことがより確実になった．
これらのことは初年度の予想を超えた大きな成果でもあった．初年度中にこれらの知見は論文、学会を通じ公表することができており，当初の計画より進展していると考えられた．

今後の研究の推進方策

パーキンソン病の関連遺伝子群について，PCR，サンガー法で塩基配列の決定，コントロール情報とも合わせた解析を継続する．MLPA法でも解析を継続し，遺伝子量の異常および頻度の高い点変異につき一度にscreeningする．その過程において，遺伝子のコピー数の異常も検出していく．
初年度のGBAの解析により得られた知見から示されているように，ADPDの解析，家系の純化において病的変異のみならず危険因子となる多型の存在も明らかにしていく必要があるため，変異多型情報を全て記録し，ADPDの全貌の解明に近づけるよう解析を進めデータを蓄積していく．ADPDにおいて常染色体劣性遺伝性PD(ARPD)の原因遺伝子のヘテロ接合体変異が見つかっており，parkin, ATP13A2, PLA2G6などのARPDの原因遺伝子の解析も継続し，変異，多型を同定し危険因子として働いているかどうかについても検討していく予定である．またSCA2やC9orf72のように繰り返し配列の解析も今後のscreeningにおいて検討していく必要がある．当施設に次世代シークエンサーは入ったが，全例での網羅的解析についてはコストの問題もあり，今後検討していく予定である．
このような方針のもと，今後基盤となる対象と解析結果の蓄積を継続し，新規家系の連鎖解析などさらに新規原因遺伝子の同定を目指す．

研究成果

• [雑誌論文] Clinicogenetic study of GBA mutations in patients with familial Parkinson disease. (2014)
  • 著者名/発表者名: Li Y, Sekine T, Funayama M, Li L, Yoshino H, Nishioka K, Tomiyama H, Hattori N.
  • 雑誌名: Neurobiol Aging 巻: 35 ページ: 935.e3-8.
  • DOI: 10.1016/j.neurobiolaging.2013.09.019.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The evaluation of polyglutamine repeats in autosomal dominant Parkinson's disease. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamashita C, Tomiyama H, Funayama M, Inamizu S, Ando M, Li Y, Yoshino H, Araki T, Ichikawa T, Ehara Y, Ishikawa K, Mizusawa H, Hattori N.
  • 雑誌名: Neurobiol Aging 巻: 35 ページ: 1779.e17-21.
  • DOI: 10.1016/j.neurobiolaging.2014.01.022.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Preliminary Diffusional Kurtosis Imaging Study of Parkinson Disease: Comparison with Conventional Diffusion Tensor Imaging. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kamagata K, Tomiyama H, Hatano T, Motoi Y, Abe O, Shimoji K, Kamiya K, Suzuki M, Hori M, Yoshida M, Hattori N, Aoki S.
  • 雑誌名: Neuroradiology 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1007/s00234-014-1327-1.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analyses of the MAPT, PGRN, and C9orf72 mutations in Japanese patients with FTLD, PSP, and CBS. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ogaki K, Li Y, Takanashi M, Ishikawa K, Kobayashi T, Nonaka T, Hasegawa M, Kishi M, Yoshino H, Funayama M, Tsukamoto T, Shioya K, Yokochi M, Imai H, Sasaki R, Kokubo Y, Kuzuhara S, Tomiyama H, Hattori N.
  • 雑誌名: Parkinsonism Relat Disord 巻: 19 ページ: 15-20
  • DOI: 10.1016/j.parkreldis.2012.06.019.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relationship between cognitive impairment and white-matter alteration in Parkinson's disease with dementia: tract-based spatial statistics and tract-specific analysis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kamagata K, Motoi Y, Tomiyama H, Abe O, Ito K, Shimoji K, Suzuki M, Hori M, Nakanishi A, Sano T, Kuwatsuru R, Sasai K, Aoki S, Hattori N.
  • 雑誌名: Eur Radiol 巻: 23 ページ: 1946-55
  • DOI: 10.1007/s00330-013-2775-4.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lack of Genetic Associations of PPAR-γ and PGC-1α with Alzheimer’s Disease and Parkinson’s Disease with Dementia. (2013)
  • 著者名/発表者名: Shibata N, Motoi Y, Tomiyama H, Ohnuma T, Kuerban B, Tomson K, Komatsu M, Shimazaki H, Hattori N, Arai H.
  • 雑誌名: Dement Geriatr Cogn Disord Extra 巻: 3 ページ: 161-7
  • DOI: 10.1159/000351419.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Population-specific frequencies for LRRK2 susceptibility variants in the genetic epidemiology of Parkinson's disease (GEO-PD) consortium. (2013)
  • 著者名/発表者名: Heckman MG, Soto-Ortolaza AI, Aasly JO, Abahuni N, Annesi G, Bacon JA, Bardien S, Bozi M, Brice A, Brighina L, Carr J, Chartier-Harlin MC, Dardiotis E, Dickson DW, Diehl NN, Elbaz A, Ferrarese C, Fiske B, Gibson JM, Gibson R, Hadjigeorgiou GM, Hattori N, ... , Tomiyama H, et al.
  • 雑誌名: Mov Disord 巻: 28 ページ: 1740-4
  • DOI: 10.1002/mds.25600.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diffusional kurtosis imaging of cingulate fibers in Parkinson disease: Comparison with conventional diffusion tensor imaging. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kamagata K, Tomiyama H, Motoi Y, Kano M, Abe O, Ito K, Shimoji K, Suzuki M, Hori M, Nakanishi A, Kuwatsuru R, Sasai K, Aoki S, Hattori N.
  • 雑誌名: Magn Reson Imaging 巻: 31 ページ: 1501-6
  • DOI: 10.1016/j.mri.2013.06.009.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intronic C9orf72 mutation expanding on neurodegenerative disorders and other diseases (Editorial). (2013)
  • 著者名/発表者名: Tomiyama H.
  • 雑誌名: J Neurol Disord Stroke 巻: 1 ページ: 1009
• [雑誌論文] The protective effect of LRRK2 p.R1398H on risk of Parkinson's disease is independent of MAPT and SNCA variants. (2013)
  • 著者名/発表者名: Heckman MG, Elbaz A, Soto-Ortolaza AI, Serie DJ, Aasly JO, Annesi G, Auburger G, Bacon JA, Boczarska-Jedynak M, Bozi M, Brighina L, Chartier-Harlin MC, Dardiotis E, Destée A, Ferrarese C, Ferraris A, Fiske B, Gispert S, Hadjigeorgiou GM, Hattori N, Ioannidis JP, Jasinska-Myga B, ... , Tomiyama H, et al.
  • 雑誌名: Neurobiol Aging 巻: S0197-4580 ページ: 00318-7
  • DOI: 10.1016/j.neurobiolaging
  • 査読あり
• [雑誌論文] 運動ニューロン疾患の遺伝学：update 『わが国のALSにおけるC9ORF72』 (2013)
  • 著者名/発表者名: 富山弘幸．
  • 雑誌名: 臨床神経学 . 巻: 53 ページ: 1074-6
• [学会発表] The first case report describing the moment of sudden respiratory arrest in a patient with Perry syndrome.
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Kurisaki, Hiroyuki Tomiyama, Tetsuro Sakamoto, Kazutoshi Uekawa, Yoshio Tsuboi.
  • 学会等名: MDPD international congress 2013
  • 発表場所: Seoul, Korea
• [学会発表] Progress in clinical genetics for patients with Parkinson's disease and related disorders - focusing on non-motor aspects.
  • 著者名/発表者名: H. Tomiyama, N. Hattori.
  • 学会等名: MDPD international congress 2013
  • 発表場所: Seoul, Korea.
  • 招待講演
• [学会発表] ALS/FTDにおけるC9orf72遺伝子診断について
  • 著者名/発表者名: 富山弘幸，大垣光太郎，熱田直樹，李元哲，舩山学，渡辺はづき，中村亮一，吉野英夫，谷藤誠司，田村麻子，内藤寛，谷口彰，藤田浩司，和泉唯信，梶龍兒，服部信孝，祖父江元，Japanese Consortium for Amyotrophic Lateral Sclerosis research (JaCALS)．
  • 学会等名: 第58回日本人類遺伝学会大会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] 運動ニューロン疾患の遺伝学：Update わが国のALSにおけるC9ORF72．
  • 著者名/発表者名: 富山弘幸．
  • 学会等名: 第54回日本神経学会学術大会
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] パーキンソン病．
  • 著者名/発表者名: 富山弘幸．
  • 学会等名: 静清リハビリテーション病院セミナーシリーズ2013
  • 発表場所: 静岡
  • 招待講演
• [学会発表] 新たに見つかった遺伝性パーキンソン病の臨床像．
  • 著者名/発表者名: 富山弘幸．
  • 学会等名: 第７回パーキンソン病・運動障害疾患コングレス（MDSJ）オープニングセミナー
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] 順天堂大学脳神経内科におけるパーキンソン病の遺伝子解析・遺伝子診断．
  • 著者名/発表者名: 富山弘幸．
  • 学会等名: パーキンソン病学術講演会
  • 発表場所: 滋賀草津
  • 招待講演
• [図書] 「神経症候群 II」．12番染色体に連鎖する遺伝性パーキンソン病（PARK8）． (2014)
  • 著者名/発表者名: 富山弘幸，服部信孝．
  • 総ページ数: in press
  • 出版者: 日本臨床