ナルコレプシーの感受性遺伝子の探索及び個別化治療への応用

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H04709
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science
• Principal Investigator: 宮川 卓 公益財団法人東京都医学総合研究所, 精神行動医学研究分野, 主席研究員 (20512263)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 豊田 裕美 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 特任助教 (90637448)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: ゲノム / 遺伝学 / ゲノムワイド関連解析 / ナルコレプシー / 過眠症 / アシルカルニチン

Outline of Annual Research Achievements

ヒト白血球型抗原（HLA）のDQB1*06:02陰性の真性過眠症（以後、真性過眠症）はその病態が不明であるため、感受性遺伝子を同定することを目的にゲノムワイド関連解析を実施した。統計解析の結果に影響を与えるデータを取り除くためにフィルタリングを行い、フィルタリング後に残った476,572 SNP（一塩基多型）に対して、関連解析（真性過眠症患者119例、健常者コントロール1,582例）を実施した。Imputationも行ったが、この時点ではゲノムワイド有意（P ＜ 5.E-08）なSNPはなかった。そこで、まず疾患と関連する可能性のある候補SNPを13個抽出した。次に、ゲノムワイド関連解析で用いたサンプルとは独立のサンプルセット（真性過眠症患者283例、健常者コントロール433例）を用いて、これら13個の候補SNPが、真に真性過眠症と関連するか再現性研究を実施した。その結果、CRAT（carnitine acetyltransferase）遺伝子近傍のSNPが劣性モデルにおいて真性過眠症とゲノムワイド有意に関連することがわかった（P = 7.5.E-09、オッズ比 = 2.63）。このSNPはCRAT遺伝子の発現量に影響を与えるか検討した結果、Gアリル（真性過眠症のリスクアリル）を保有する群ではCRAT遺伝子の発現量が高いことがわかった。このSNPがナルコレプシーとも関連するか関連解析（ナルコレプシー患者640例、健常者コントロール1,912例）を行った結果、劣性モデルでは有意ではなかったが（P = 0.077、オッズ比 = 1.36）、アリルモデルで有意な関連を認めた（P = 0.022、オッズ比 = 1.18）。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

真性過眠症を対象としたゲノムワイド関連解析、Imputation及び再現性研究を実施することにより、ゲノムワイド有意なSNPを同定することに成功した。さらに、このSNPはその近傍のCRAT遺伝子に機能的な影響を与えていることもわかったため、おおむね順調に研究は進展しているものと考えられる。真性過眠症は有病率の高い疾患ではないため、DNAサンプルの収集が容易ではないが、現在日本全国の約20医療機関との共同研究により、DNAサンプルを集中的に収集する体制を継続的に維持している。この共同研究体制があったことにより、約400例もの真性過眠症患者のDNAサンプルを収集可能となった。そして、このことが上記のゲノムワイド有意な結果を得るのに重要な要因であったと考えており、今後の研究の発展のためにもこの体制は継続していく予定である。
我々の研究グループでは、ナルコレプシーの感受性遺伝子としてCPT1B（carnitine
palmitoyltransferase 1B）遺伝子を同定し、その後の機能解析等の結果から、過眠症の原因の一つとして、脂肪酸代謝やエネルギー代謝の異常が関わる仮説を以前より考え、研究を進めている。今回、真性過眠症の感受性遺伝子としてCPT1B遺伝子と同じパスウェイ上にあるCRAT遺伝子を同定できたことは、さらにこの仮説を支持するものとなる。CRATの機能から考え、今後の解析としてメタボローム解析等を実施し、過眠症状を引き起こす原因物質の同定を目指す。

Strategy for Future Research Activity

CRATはエネルギー代謝異常に重要な役割を果たす酵素であり、アシルカルニチンの生成に関わる。真性過眠症の関連SNPは、CRAT遺伝子の発現量と相関することはわかったが、実際の酵素の機能に影響を与えるか検討する必要がある。まず、健常者のメタボローム解析の結果を用い、SNPと相関するアシルカルニチンが存在するか調べる。現在、metabolomics gwas serverという公共のデータベースにおいて、メタボローム解析とゲノムワイドなSNPデータを統合したデータが公表されている。このデータを活用することで、費用対効果が高く、効率的な解析が可能となると考えている。この解析で、候補となるアシルカルニチンが同定された際は、LC-MS/MSを用いて、真性過眠症患者及び健常者の候補アシルカルニチンを測定する。この測定においても有意な差が認められた場合、このアシルカルニチンは真性過眠症の原因物質である可能性があり、真性過眠症の治療のターゲットになると考えられる。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Stanford University(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: Stanford University
• [Journal Article] Polymorphisms in the TMEM132D region are associated with panic disorder in HLA-DRB1*13:02-negative individuals of a Japanese population (2016)
  • Author(s): Shimada-Sugimoto M, Otowa T, Miyagawa T, Khor SS, Omae Y, Toyo-oka L, Sugaya N, Kawamura Y, Umekage T, Miyashita A, Kuwano R, Kaiya H, Kasai K, Tanii H, Okazaki Y, Tokunaga K, Sasaki T
  • Journal Title: Human Genome Variation Volume: 3 Pages: 16001
  • DOI: 10.1038/hgv.2016.1
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Identification of ITPA as a susceptibility gene to young-onset Tuberculosis on Chromosome 20 (2016)
  • Author(s): Nakauchi A, Wong JH, Mahasirimongkol S, Yanai H, Yuliwulandari R, Mabuchi A, Liu X, Mushiroda T, Wattanapokayakit S, Miyagawa T, Keicho N, Tokunaga K
  • Journal Title: Human Genome Variation Volume: 3 Pages: 15067
  • DOI: 10.1038/hgv.2015.67
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] An association analysis of HLA-DQB1 gene in Japanese narcolepsy without cataplexy and idiopathic hypersomnia with/without long sleep time (2015)
  • Author(s): Miyagawa T, Toyoda H, Kanbayashi T, Imanishi A, Sagawa Y, Kotorii N, Kotorii T, Y Hashizume Y, Ogi K, Hiejima H, Kamei Y, Hida A, Miyamoto M, Ikegami A, Wada Y, Imai M, Fujimura Y, Tamura Y,（24人略）Honda M, Tokunaga K
  • Journal Title: Human Genome Variation Volume: 2 Pages: 15031
  • DOI: 10.1038/hgv.2015.31
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A polymorphism in CCR1/CCR3 is associated with narcolepsy (2015)
  • Author(s): Toyoda H, Miyagawa T, Koike A, Kanbayashi T, Imanishi A, Sagawa Y, Kotorii N, Kotorii T, Hashizume Y, Ogi K, Hiejima H, Kamei Y, Hida A, Miyamoto M, Imai M, Fujimura Y, Tamura Y, Ikegami A,（28人略）Honda M, Tokunaga K
  • Journal Title: Brain, Behavior, and Immunity Volume: 49 Pages: 148-155
  • DOI: 10.1016/j.bbi.2015.05.003
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Immune-related pathways including HLA-DRB1*13:02 are associated with panic disorder (2015)
  • Author(s): Shimada-Sugimoto M, Otowa T, Miyagawa T, Khor SS, Kashiwase K, Sugaya N, Kawamura Y, Umekage T, Kojima H, Saji H, Miyashita A, Kuwano R, Kaiya H, Kasai K, Tanii H, Tokunaga K, Sasaki T
  • Journal Title: Brain, Behavior, and Immunity Volume: 46 Pages: 96-103
  • DOI: 10.1016/j.bbi.2015.01.002
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] High-accuracy imputation for HLA class I and II genes based on high-resolution SNP data of population-specific references (2015)
  • Author(s): Khor SS, Yang W, Kawashima M, Kamitsuji S, Zheng X, Nishida N, Sawai H, Toyoda H, Miyagawa T, Honda M, Kamatani N, Tokunaga K
  • Journal Title: The Pharmacogenomics Journal Volume: 15(6) Pages: 530-537
  • DOI: 10.1038/tpj.2015.4
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Novel rare variations of oxytocin receptor (OXTR) gene in autism spectrum disorder individuals (2015)
  • Author(s): Liu X, Kawashima M, Miyagawa T, Otowa T, Latt KZ, Thiri M, Nishida H, Sugiyama T, Tsurusaki Y, Matsumoto N, Mabuchi A, Tokunaga K, Sasaki T
  • Journal Title: Human Genome Variation Volume: 2 Pages: 15024
  • DOI: 10.1038/hgv.2015.24
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] HLA-DQB1*06:02 陰性の真性過眠症候群の感受性遺伝子の探索 (2015)
  • Author(s): 宮川卓、Khor SS、豊田裕美、三島和夫、本多裕、本多真、徳永勝士
  • Organizer: 第48回 精神神経系薬物治療研究報告会
  • Place of Presentation: 千里ライフサイエンスセンター（大阪府豊中市）
  • Year and Date: 2015-12-04 – 2015-12-04
• [Presentation] HLA-DQB1*06:02陰性の真性過眠症候群を対象としたゲノムワイド関連解析 (2015)
  • Author(s): 宮川卓、Khor SS、豊田裕美、小島裕人、二神貴臣、山崎茉莉亜、佐治博夫、三島和夫、本多裕、本多真、徳永勝士
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第60回大会
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2015-10-16 – 2015-10-16
• [Presentation] A polymorphism in CRAT is associated with HLA-DQB1*06:02 negative essential hypersomnia (2015)
  • Author(s): Miyagawa T, Khor SS, Toyoda H, Kojima H, Futagami T, Yamasaki M, Saji H, Mishima K, Honda Y, Honda M, Tokunaga K
  • Organizer: American Society of Human Genetics Annual Meeting 2015
  • Place of Presentation: ボルチモア（アメリカ）
  • Year and Date: 2015-10-08 – 2015-10-08
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] HLA-DQB1*06:02陰性の真性過眠症候群を対象としたゲノムワイド関連解析 (2015)
  • Author(s): 宮川卓、Khor SS、豊田裕美、小島裕人、二神貴臣、山崎茉莉亜、佐治博夫、三島和夫、本多裕、本多真、徳永勝士
  • Organizer: 第24回日本組織適合性学会大会
  • Place of Presentation: ホテルレイクビュー水戸（茨城県水戸市）
  • Year and Date: 2015-09-10 – 2015-09-10
• [Presentation] Association analysis of narcolepsy without cataplexy and idiopathic hypersomnia (2015)
  • Author(s): Miyagawa T, Khor SS, Toyoda H, Kojima H, Futagami T, Yamasaki M, Saji H, Mishima K, Honda Y, Honda M, Tokunaga K
  • Organizer: The European Human Genetics Conference 2015
  • Place of Presentation: グラスゴー（イギリス）
  • Year and Date: 2015-06-07 – 2015-06-07
  • Int'l Joint Research
• [Book] 臨床精神医学、睡眠の遺伝学 : ナルコレプシーの感受性遺伝子 (特集 精神神経疾患のゲノム研究 : 失われた遺伝率の謎を求めて) Genetic studies in sleep disorders : susceptibility genes for narcolepsy (2015)
  • Author(s): 宮川 卓
  • Total Pages: 6
  • Publisher: 株式会社アークメディア
• [Book] 医学のあゆみ、HLA領域におけるHLA-DQB1*06:02以外のナルコレプシー関連遺伝子 (2015)
  • Author(s): 宮川 卓
  • Total Pages: 2
  • Publisher: 医歯薬出版株式会社
• [Remarks] 東京都医学総合研究所精神行動医学研究分野睡眠プロジェクト
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/sleep/
• [Remarks] 東京大学大学院医学系研究科人類遺伝学教室
  • URL: http://www.humgenet.m.u-tokyo.ac.jp/