Exploration of the causative genes and elucidation of the pathophysiology on immune dysregulatory diseases with intractable inflammation

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H04876
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 西小森 隆太 京都大学, 医学研究科, 准教授 (70359800)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 八角 高裕 京都大学, 医学研究科, 講師 (00511891) ; 平家 俊男 京都大学, 医学研究科, 教授 (90190173) ; 斎藤 潤 京都大学, iPS細胞研究所, 准教授 (90535486)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: CAPS / NLRC4 / メバロン酸キナーゼ欠損症 / iPS細胞 / 遺伝性炎症性疾患 / 自己炎症性疾患 / NLRP3

Outline of Annual Research Achievements

難治性炎症性疾患患者の次世代シークエンサーを用いた既知遺伝子スクリーニングを14遺伝子にアップデートした（NLRP3, NLRP12, NOD2, MVK, TNFRSF1A, MEFV, IL1RN, NLRC4, HMOX1, PSMB8, PSTPIP1, PLCG2, CECR1, TNFAIP3)。以上にて変異を認めなかった症例に対してトリオベースの全エクソーム解析を行い、COPA、PCYT1A, MAFBに変異を認める症例を同定した。
CINCA症候群の疾患特異的iPS細胞を用いた軟骨分化系による骨幹端過形成モデルにおいて、フローサイトメトリーを用いたより安定した軟骨前駆細胞作成系に改善した。CINCA症候群のコホートのNLRP3変異陰性症例よりNLRC4遺伝子異常体細胞モザイク症例を全エクソーム解析にて同定した。さらに、iPS細胞からの単球系の分化細胞を用いた系により、同定した変異の疾患原性を遺伝子修復することにより証明した。
NLRC4異常症の機能解析系として、同定したTHP-1細胞における変異NLRC4遺伝子強制発現による細胞死誘導について解析をすすめ、CASPASE-1非依存性、Cathepsin B依存性であることを証明した。
メバロン酸キナーゼ欠損症の疾患特異的iPS細胞由来単球系分化細胞を用いた炎症病態再現が困難であった理由として、よりマクロファージに近い細胞に分化していることを示した。患者変異をノックインした遺伝子改変マウスをCRISPR/Cas9にて樹立した。
我々が同定したIFIH1変異によるAGSの動物モデルとして、IFIH1変異を有するBACトランスジェニックマウスを作成、Ⅰ型インターフェロン過剰産生が組織レベルで起こっていることを確認した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

新規原因不明炎症性疾患において新規遺伝子同定までに至っていないが、本邦未報告で新規変異を有する症例を同定でき、機能解析系の構築を計画中である。また動物モデルとして、メバロン酸キナーゼ欠損症、IFIH1によるAGSモデルを作成できた。
一方、iPS細胞由来単球系分化細胞では、メバロン酸キナーゼ欠損症ではCINCA症候群のように炎症病態を再現困難であった。昨年メバロン酸キナーゼ欠損症はpyrinインフラマソームの関与が報告され、刺激系を変えた検討が必要と考える。

Strategy for Future Research Activity

難治性炎症病態を示すメンデル遺伝性疾患疑い症例における網羅的遺伝子解析を継続、原因遺伝子不明症例に対して網羅的遺伝子解析を行う。同定された遺伝子については、機能解析系を樹立する。病態の再現系として、疾患特異的iPS細胞作成、遺伝子改変マウス作成を継続する。具体的な計画として、1)新規同定遺伝子COPA、PCYT1A、MAFBの機能解析系を構築する。2)同遺伝子の疾患特異的細胞を作成、解析を開始する。3)メバロン酸キナーゼ欠損症、AGSの動物モデルの解析を進める。4)NLRP3インフラマソーム非依存性軟骨過形成の機序解明を進める。5) 変異NLRC4遺伝子強制発現によるTHP-1細胞の細胞死の機序を解析する。6)メバロン酸キナーゼ欠損症とpyrinインフラマソームの関連について、pyrinの異常で発症する家族性地中海熱患者由来iPS細胞も併用し、解析する。

Research Products

• [Journal Article] Identification of a High-Frequency Somatic NLRC4 Mutation as a Cause of Autoinflammation by Pluripotent Cell-Based Phenotype Dissection. (2017)
  • Author(s): Kawasaki Y, Oda H, Ito J, Niwa A, Tanaka T, Hijikata A, Seki R, Nagahashi A, Osawa M, Asaka I, Watanabe A, Nishimata S, Shirai T, Kawashima H, Ohara O, Nakahata T, Nishikomori R, Heike T, Saito MK.
  • Journal Title: Arthritis & rheumatology. Volume: 69 Pages: 447-459
  • DOI: 10.1002/art.39960
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Brief Report: Late-Onset Cryopyrin-Associated Periodic Syndrome Due to Myeloid-Restricted Somatic NLRP3 Mosaicism (2016)
  • Author(s): Mensa-Vilaro, A. Teresa Bosque, M. Magri, G. Honda, Y. Martinez-Banaclocha, H. Casorran-Berges, M. Sintes, J. Gonzalez-Roca, E. Ruiz-Ortiz, E. Heike, T. Martinez-Garcia, J. J. Baroja-Mazo, A. Cerutti, A. Nishikomori, R. Yague, J. Pelegrin, P. Delgado-Beltran, C. Arostegui, J. I.
  • Journal Title: Arthritis Rheumatol Volume: 68 Pages: 3035-3041
  • DOI: 10.1002/art.39770
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Genetic and clinical features of cryopyrin-associated periodic syndromes in Turkish children (2016)
  • Author(s): Eroglu, F. K. Kasapcopur, O. Besbas, N. Ozaltin, F. Bilginer, Y. Barut, K. Mensa-Vilaro, A. Nakagawa, K. Heike, T. Nishikomori, R. Arostegui, J. Ozen, S.
  • Journal Title: Clin Exp Rheumatol Volume: 34 Pages: S115-S120
  • DOI: not known
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Febrile attacks triggered by milk allergy in an infant with mevalonate kinase deficiency (2016)
  • Author(s): Nakashimai, H. Miyake, F. Ohki, S. Hattori, S. Matsubayashi, T. Izawa, K. Nishikomori, R. Heike, T. Honda, Y. Shigematsu, Y.
  • Journal Title: Rheumatol Int Volume: 36 Pages: 1477-1478
  • DOI: 10.1007/s00296-016-3522-3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Clinical and Genetic Features of Patients With TNFRSF1A Variants in Japan: Findings of a Nationwide Survey (2016)
  • Author(s): Ueda, N. Ida, H. Washio, M. Miyahara, H. Tokunaga, S. Tanaka, F. Takahashi, H. Kusuhara, K. Ohmura, K. Nakayama, M. Ohara, O. Nishikomori, R. Minota, S. Takei, S. Fujii, T. Ishigatsubo, Y. Tsukamoto, H. Tahira, T. Horiuchi, T.
  • Journal Title: Arthritis Rheumatol Volume: 68 Pages: 2760-2771
  • DOI: 10.1002/art.39793
  • Peer Reviewed
• [Presentation] PFAPAの臨床像で発症し、長期経過後に腸管炎症、陰部潰瘍を合併したため診断に至った孤発性のTNFA1P3異常症の1例 (2016)
  • Author(s): 本田吉孝, 河合朋樹, 西小森隆太, 八角高裕, 井澤和司, 日衛嶋栄太郎, 中川権史, 柴田洋史, 下寺佐栄子, 大音泰介, 芝剛, 仁平寛士, 小田紘嗣, 小原收, 平家俊男
  • Organizer: 小児リウマチ学会
  • Place of Presentation: 千葉
  • Year and Date: 2016-10-21 – 2016-10-23
• [Presentation] 小児免疫疾患における分子標的薬 (2016)
  • Author(s): 西小森隆太
  • Organizer: 日本臨床免疫学会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2016-09-08 – 2016-09-10
• [Presentation] 本邦でのメバロン酸キナーゼ欠損症のまとめ (2016)
  • Author(s): 田中孝之, 西小森隆太, 中川権史, 井澤和司, 河合朋樹, 八角高裕, 平家俊男
  • Organizer: 日本リウマチ学会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2016-04-21 – 2016-04-23