Analysis of microbiota and molecular pathogenesis in primary immunodeficiency diseases

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K10099
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 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)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 原発性免疫不全症 / 腸内細菌叢 / A20ハプロ不全症 / XIAP欠損症 / 炎症性腸疾患

Outline of Annual Research Achievements

原発性免疫不全症は、先天的に免疫担当細胞に欠陥がある疾患の総称であり、障害される免疫担当細胞（例えば、好中球、T細胞、B細胞など）の種類や部位により350以上の疾患に分類される。臨床症状は易感染性のみならず、自己免疫疾患や悪性腫瘍も合併も高頻度であり、これらの合併症が前面にでるものも存在する。“免疫不全症”というよりは“免疫異常症”として捉えるべき疾患概念であり、近年は”inborn errors of immunity: IEI”と称されるようになってきた。単一遺伝子病でありながら、臨床的多様性が広く、epigeneticな要因などが想定されているが、詳細は明らかではない。最近、腸内細菌叢がさまざまな疾患の病態に関わっていることが報告されているが、IEIの腸内細菌叢に関する研究はまだ多くない。本研究ではIEIでも自己免疫疾患の合併が多く、腸内細菌叢の異常を伴うことが予想される炎症性腸疾患（inflammatory bowel disease: IBD）の合併が多い疾患を対象とし、腸内細菌叢がIEIの病態にどのように関わっているかと明らかにする。本研究では家族性腸管ベーチェット病の原因として同定されたA20ハプロ不全症（haploinsufficiency of A20: HA20）ならびにIBDを高頻度に合併するX連鎖リンパ増殖症候群2型であるXIAP欠損症を対象とした。両疾患はIEIのなかでも比較的稀であるが、当科はレファレンスラボであり、多数例の患者をフォローしており、信頼性のあるデータが得られる可能性が見込まれる。患者ならびに家族から同意を得て、患者本人ならずに同居家族から糞便を採取した。また造血細胞移植を受けたXIAP欠損症患者では移植後の検体も採取した。便からDNAを採取し、次世代シークエンサーを用いた腸内細菌叢の解析を行っているところである。

Current Status of Research Progress

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

Reason

いくつかのIEIうち、腸内細菌叢がその病態に関与している可能性が強く示唆さえるHA20ならびにXIAP欠損症を研究対象とした。腸内細菌叢は食事による影響が大きいため、同居家族をコントロールとした。文書に同意を得た上で、患者および家族から糞便を採取し、当院もしくは共同研究者である慶応義塾大学細菌学教室まで送ってもらい、すぐに凍結した。検体が集まった段階で、便よりDNAを採取し、現在次世代シークエンサーを使って腸内細菌叢についての解析を行っている。予備的解析では特定の細菌がHA20の発症に関わっている可能性が示唆された。またIBDを合併したXIAP欠損症では腸内細菌叢が同居家族と異なるパターンを示すが、一部の症例では造血細胞移植後に同居家族と同様のパターンになることが判明した。

Strategy for Future Research Activity

今回はHA20ならびにXIAP欠損症を対象疾患とした。HA20でも腸管ベーチェット病を主体する患者とその他の自己免疫疾患を主体する患者が存在するため、その違いが明らかになることを期待したい。
またXIAP欠損症ではIBD合併例と非合併例があり、それらによって腸内細菌叢がどのように違うのかが明らかになることを期待したい。またXIAP欠損症は造血細胞移植によってIBDも含めて根治が可能であるが、今回の研究対象でも造血細胞移植を受けた患者が数名含まれている。造血細胞移植後の糞便も採取し、移植前後での腸内細菌叢の変化についても明らかとしたい。
いずれの疾患においても臨床症状と腸内細菌叢の関係を解析する予定である。
またIEIにおける腸内細菌叢の研究が有用であるとわかれば、CTLA4ハプロ不全症、慢性肉芽腫症、Wiskott-Aldrich症候群などの他のIEIについても研究を展開する予定である。

Causes of Carryover

【理由】実験試薬等の物品購入額の請求が年度を越えて繰り越しとなっている。
【使用計画】繰越金は次年度の物品購入費に加え使用する予定である。

Research Products

• [Journal Article] A synonymous splice site mutation in IL2RG gene causes late-onset combined immunodeficiency (2019)
  • Author(s): Yamashita M, Wakatsuki R, Kato T, et al.
  • Journal Title: Int J Hematol Volume: 109 Pages: 603-611
  • DOI: 10.1007/s12185-019-02619-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Atypical SIFD with novel TRNT1 mutations: a case study on the pathogenesis of B-cell deficiency (2019)
  • Author(s): Kumaki E, Tanaka K, Imai K, et al.
  • Journal Title: Int J Hematol Volume: 109 Pages: 382-389
  • DOI: 10.1007/s12185-019-02614-0
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] X-linked agammaglobulinemia (XLA):Phenotype, diagnosis, and therapeutic challenges around the world. (2019)
  • Author(s): El-Sayed ZA, Abramova I, Aldave JC, Al-Herz W, Bezrodnik L, Boukari R, Bousfiha AA, Cancrini C, Condino-Neto A, Dbaibo G, Derfalvi B, Dogu F, Edgar JDM, Eley B, El-Owaidy RH, Espinosa-Padilla SE, Galal N, Haerynck F, Hanna-Wakim R, Hossny E,et al.
  • Journal Title: World Allergy Organ J Volume: 12 Pages: -
  • DOI: 10.1016/j.waojou.2019.100018
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Epstein-Barr Virus-Associated γδ T-Cell Lymphoproliferative Disorder Associated With Hypomorphic IL2RG Mutation (2019)
  • Author(s): Tanita K, Hoshino A, Imadome K, Kamiya T, Inoue K, Okano T, Yeh TW, Yanagimachi M, Shiraishi A, Ishimura M, Schober T, Rohlfs M, Takagi M, Imai K, Takada H, Ohga S, Klein C, Morio T, Kanegane H.
  • Journal Title: Front Pediatr Volume: 7 Pages: 15
  • DOI: 10.3389/fped.2019.00015
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Modification of cellular and humoral immunity by somatically reverted T cells in X-linked lymphoproliferative syndrome type 1 (2019)
  • Author(s): Hoshino A, Yang X, Tanita K, Yoshida K, Ono T, Nishida N, Okuno Y, Kanzaki T, Goi K, Fujino H, Ohshima K, Shiraishi Y, Chiba K, Tanaka H, Miyano S, Ogawa S, Kojima S, Morio T, Kanegane H.
  • Journal Title: J Allergy Clin Immunol Volume: 143 Pages: 421-424
  • DOI: 10.1016/j.jaci.2018.07.044
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Epstein-Barr Virus (EBV)-induced B-cell Lymphoproliferative Disorder Mimicking the Recurrence of EBV-associated Hemophagocytic Lymphohistiocytosis (2019)
  • Author(s): Yatsushiro Y, Nishikawa T, Saito A, Nakazawa Y, Imadome KI, Nakagawa S, Kodama Y, Okamoto Y, Kanegane H, Kawano Y.
  • Journal Title: J Pediatr Hematol Oncol Volume: 41 Pages: e44-e46
  • DOI: 10.1097/MPH.0000000000001075
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Inflammatory bowel diseases and primary immunodeficiency diseases (2018)
  • Author(s): Kanegane H.
  • Journal Title: Immunol Med Volume: 41 Pages: 154-161
  • DOI: 10.1080/25785826.2018.1556025
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Hematopoietic cell transplantation for asymptomatic X-linked lymphoproliferative syndrome type 1 (2018)
  • Author(s): Tamura A, Uemura S, Yamamoto N, Saito A, Kozaki A, Kishimoto K, Ishida T, Hasegawa D, Hiroki H, Okano T, Imai K, Morio T, Kanegane H, Kosaka Y.
  • Journal Title: Allergy Asthma Clin Immunol Volume: 14 Pages: 82
  • DOI: 10.1186/s13223-018-0306-1
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Clinical and Immunological Characterization of ICF Syndrome in Japan (2018)
  • Author(s): Kamae C, Imai K, Kato T, Okano T, Honma K, Nakagawa N, Yeh TW, Noguchi E, Ohara A, Shigemura T, Takahashi H, Takakura S, Hayashi M, Honma A, Watanabe S, Shigemori T, Ohara O, Sasaki H, Kubota T, Morio T, et al.
  • Journal Title: J Clin Immunol Volume: 38 Pages: 927-937
  • DOI: 10.1007/s10875-018-0559-y
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Gain-of-function IKBKB mutation causes human combined immune deficiency (2018)
  • Author(s): Cardinez C, Miraghazadeh B, Tanita K, da Silva E, Hoshino A, Okada S, Chand R, Asano T, Tsumura M, Yoshida K, Ohnishi H, Kato Z, Yamazaki M, Okuno Y, Miyano S, Kojima S, Ogawa S, Andrews TD, Field MA, Burgio G,et al.
  • Journal Title: J Exp Med Volume: 215 Pages: 2715-2724
  • DOI: 10.1084/jem.20180639
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] High frequencies of asymptomatic Epstein-Barr virus viremia in affected and unaffected individuals with CTLA4 mutations. (2018)
  • Author(s): Hoshino A, Tanita K, Kanda K, Imadome K, Shikama Y, Yasumi T, Imai K, Takagi M, Morio T, Kanegane H.
  • Journal Title: Clin Immunol Volume: 195 Pages: 45-48
  • DOI: 10.1016/j.clim.2018.07.012
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] IKBA S32 Mutations Underlie Ectodermal Dysplasia with Immunodeficiency and Severe Noninfectious Systemic Inflammation (2018)
  • Author(s): Moriya K, Sasahara Y, Ohnishi H, Kawai T, Kanegane H.
  • Journal Title: J Clin Immunol Volume: 38 Pages: 543-545
  • DOI: 10.1007/s10875-018-0522-y
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dominant-negative IKZF1 mutations cause a T, B, and myeloid cell combined immunodeficiency (2018)
  • Author(s): Boutboul D, Kuehn HS, Van de Wyngaert Z, Niemela JE, Callebaut I, Stoddard J, Lenoir C, Barlogis V, Farnarier C, Vely F, Yoshida N, Kojima S, Kanegane H, Hoshino A, Hauck F, Lhermitte L, Asnafi V, Roehrs P, Chen S, Verbsky JW,et al.
  • Journal Title: J Clin I)nvest Volume: 128 Pages: 3071-3087
  • DOI: 10.1172/JCI98164
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Hematopoietic stem cell transplantation for progressive combined immunodeficiency and lymphoproliferation in patients with activated phosphatidylinositol-3-OH kinase δ syndrome type 1 (2018)
  • Author(s): Okano T, Imai K, Tsujita Y, Mitsuiki N, Yoshida K, Kamae C, Honma K, Mitsui-Sekinaka K, Sekinaka Y, Kato T, Hanabusa K, Endo E, Takashima T, Hiroki H, Yeh TW, Tanaka K, Nagahori M, Tsuge I, Bando Y, Iwasaki F,et al.
  • Journal Title: J Allergy Clin Immunol Volume: 143 Pages: 266-275
  • DOI: 10.1016/j.jaci.2018.04.032
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comprehensive molecular diagnosis of Epstein-Barr virus-associated lymphoproliferative diseases using next-generation sequencing (2018)
  • Author(s): Ono S, Nakayama M, Kanegane H, Hoshino A, Shimodera S, Shibata H, Fujino H, Fujino T, Yunomae Y, Okano T, Yamashita M, Yasumi T, Izawa K, Takagi M, Imai K, Zhang K, Marsh R, Picard C, Latour S, Ohara O, et al.
  • Journal Title: Int J Hematol Volume: 108 Pages: 319-328
  • DOI: 10.1007/s12185-018-2475-6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phenotype, penetrance, and treatment of 133 cytotoxic T-lymphocyte antigen 4-insufficient subjects (2018)
  • Author(s): Schwab C, Gabrysch A, Olbrich P, Patiño V, Warnatz K, Wolff D, Hoshino A, Kobayashi M, Imai K, Takagi M, Dybedal I, Haddock JA, Sansom DM, Lucena JM, Seidl M, Schmitt-Graeff A, Reiser V, Emmerich F, Frede N, Bulashevska A, et al.
  • Journal Title: J Allergy Clin Immunol Volume: 142 Pages: 1932-1946
  • DOI: 10.1016/j.jaci.2018.02.055
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Dysregulation of Epstein-Barr Virus Infection in Hypomorphic ZAP70 Mutation (2018)
  • Author(s): Hoshino A, Takashima T, Yoshida K, Morimoto A, Kawahara Y, Yeh TW, Okano T, Yamashita M, Mitsuiki N, Imai K, Sakatani T, Nakazawa A, Okuno Y, Shiraishi Y, Chiba K, Tanaka H, Miyano S, Ogawa S, Kojima S, Morio T, et al.
  • Journal Title: J Infect Dis Volume: 218 Pages: 825-834
  • DOI: 10.1093/infdis/jiy231
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Droplet Digital PCR-Based Chimerism Analysis for Primary Immunodeficiency Diseases (2018)
  • Author(s): Okano T, Tsujita Y, Kanegane H, Mitsui-Sekinaka K, Tanita K, Miyamoto S, Yeh TW, Yamashita M, Terada N, Ogura Y, Takagi M, Imai K, Nonoyama S, Morio T.
  • Journal Title: J Clin Immunol Volume: 38 Pages: 300-306
  • DOI: 10.1007/s10875-018-0497-8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Heterozygous Mutations in OAS1 Cause Infantile-Onset Pulmonary Alveolar Proteinosis with Hypogammaglobulinemia (2018)
  • Author(s): Cho K, Yamada M, Agematsu K, Kanegane H, Miyake N, Ueki M, Akimoto T, Kobayashi N, Ikemoto S, Tanino M, Fujita A, Hayasaka I, Miyamoto S, Tanaka-Kubota M, Nakata K, Shiina M, Ogata K, Minakami H, Matsumoto N, Ariga T.
  • Journal Title: Am J Hum Genet Volume: 102 Pages: 480-486
  • DOI: 10.1016/j.ajhg.2018.01.019
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Haploinsufficiency of A20 causes autoinflammatory and autoimmune disorders (2018)
  • Author(s): Kadowaki T, Ohnishi H, Kawamoto N, Hori T, Nishimura K, Kobayashi C, Shigemura T, Ogata S, Inoue Y, Kawai T, Hiejima E, Takagi M, Imai K, Nishikomori R, Ito S, Heike T, Ohara O, Morio T, Fukao T, Kanegane H.
  • Journal Title: J Allergy Clin Immunol Volume: 141 Pages: 1485-1488
  • DOI: 10.1016/j.jaci.2017.10.039
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Long-term follow-up of IPEX syndrome patients after different therapeutic strategies: An international multicenter retrospective study (2018)
  • Author(s): Barzaghi F, Amaya Hernandez LC, Neven B, Ricci S, Kucuk ZY, Bleesing JJ, Nademi Z, Slatter MA, Ulloa ER, Shcherbina A, Roppelt A, Worth A, Silva J, Aiuti A, Murguia-Favela L, Speckmann C, Carneiro-Sampaio M, Fernandes JF, Baris S, Ozen A,et al.
  • Journal Title: J Allergy Clin Immunol Volume: 141 Pages: 1036-1049
  • DOI: 10.1016/j.jaci.2017.10.041
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Hematopoietic stem cell transplantation for pulmonary alveolar proteinosis associated with primary immunodeficiency disease. (2018)
  • Author(s): Tanaka-Kubota M, Shinozaki K, Miyamoto S, Yanagimachi M, Okano T, Mitsuiki N, Ueki M, Yamada M, Imai K, Takagi M, Agematsu K, Kanegane H, Morio T.
  • Journal Title: Int J Hematol Volume: 107 Pages: 610-614
  • DOI: 10.1007/s12185-017-2375-1