2018 Fiscal Year Research-status Report
Multi-OMICS approaches to investigate molecular pathogenesis of primary immune deficiency
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18KK0228
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
岡田 賢 広島大学, 医歯薬保健学研究科(医), 講師 (80457241)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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)
小原 收 公益財団法人かずさDNA研究所, その他部局等, 副所長 (20370926)
川島 祐介 公益財団法人かずさDNA研究所, ゲノム事業推進部, 研究員 (30588124)
津村 弥来 広島大学, 医歯薬保健学研究科(医), 研究員 (80646274)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2021-03-31
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| Keywords | マルチオミックス解析 / 原発性免疫不全症 / 全エクソーム解析 / トランスクリプトーム / プロテオーム / STAT1 / NEMO |
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| Outline of Annual Research Achievements |
全エクソーム解析で原因不明の原発性免疫不全症（PID）患者から疾患iPS細胞を樹立し、その機能解析によりNEMOタンパクの発現低下を見いだした。さらなる検討で、スプライス供与部位から866塩基離れたイントロン深部の一塩基置換をヘミ接合性として有していることが判明し、スプライス異常により、NEMOタンパク発現の低下が引き起こされることが明らかとなった。さらに海外共同研究者であるJean-Laurent Casanovaの研究室が、全く同一の一塩基置換を持つPID患者を同定していることを突き止め、これら2症例の詳細な機能解析を行い論文報告することができた（Boisson B, Honda Y, et al. J Clin Invest. 129(2): 583-597, 2019）。
他にも、全エクソーム解析で原因不明のPID患者において、イントロン領域の変異によるSTAT1完全欠損症の患者の同定に成功している。この患者は、essential splicing部位の変異（128+2 T>G）に加えて、イントロン領域における変異（542-8 A>G）を保有していた。128+2 T>Gは父親由来、542-8 A>Gは母親由来であり、患者末梢血単核球の解析でSTAT1 mRNA、タンパク発現低下を認めたことから、STAT1完全欠損症と診断確定した。イントロン領域の変異に由来したSTAT1完全欠損症は世界初である。現在、海外共同研究者と協力して機能解析に取り組んでおり、論文報告を予定している。
その他にも現在、マルチオミックス解析のセットアップをに取り組んでおり、全エクソーム解析で原因不明のPID患者10症例に対して試験的な解析を実施している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
これまでの研究で、全エクソーム解析で診断が困難であったPID患者の2例を診断している。患者由来iPS細胞の機能解析から診断に至ったdeep intron変異によるNEMO異常症については、詳細な機能解析の後に論文報告を行っている（Boisson B, Honda Y, et al. J Clin Invest. 129(2): 583-597, 2019）。また、世界初のイントロン変異によるSTAT1完全欠損症の患者については、既にSTAT1 mRNAとタンパク発現の低下を証明しており、イントロン変異がタンパク発現低下に繋がる原因の究明に取りかかっている。STAT1完全欠損症は予後不良疾患であり、長期生存のためには造血幹細胞移植が必須である。そこで、緊急で造血幹細胞移植のコーディネートを開始しており、近日中に造血幹細胞移植を予定している。この症例は、本研究によるタンパク発現解析で診断に至り、治療方針が劇的に変化した。そのため、研究成果が診療に直接反映された症例と言える。これらの研究成果に基づき、、本課題は当初の計画以上に進展していると考えている。
現在、ゲノム情報だけで予見困難な転写異常、タンパク発現異常などを検出する機能変化解析と、全エクソーム解析とを並行して行うパイプラインの構築に取り組んでいる。具体的には、トランスクリプトーム、プロテオームを組み合わせてゲノム情報を補完するマルチオミックス解析のセットアップを行っており、既に試験的にPID患者10例の解析を実施している。解析対象とするPID患者の募集も順調に進んでおり、当初の計画以上の進捗状況と言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究分担者の川島、小原と連携して、マルチオミックス解析のセットアップを急ぐ。研究成果の最大化のためには、解析対象とするPID患者の絞り込みが重要で、臨床症状を正確に把握する必要性を実感している。そこで、本年度秋に海外共同研究者が在籍するロックフェラー大学を訪れ、解析対象の絞り込みを行うとともに、マルチオミックス解析の対象となる患者検体の輸送方法について議論する予定である。国内では、東京医科歯科大学の金兼と連携して、対象となるPID患者の絞り込みに取り組む。マルチオミックス解析で同定したVUS（variants of unknown significance）の評価には機能解析が必須と考えている。次世代シーケンサーを用いた網羅的解析の導入により未診断患者の診断は飛躍的に進んだが、それで得られる膨大なVUSの評価が、診断率向上の律速段階と言える。その問題に対して、国内外の共同研究者、研究分担者と連携しながら、効率的に機能解析に取り組む予定である。
マルチオミックス解析のセットアップと並行して、本課題により同定したイントロン変異によるSTAT1完全欠損症患者の機能解析を行う。具体的には、患者末梢血からRNAを抽出し、次世代シークエンサーを用いたターゲットRNAシーケンスによりSTAT mRNAを詳細に解析し、本変異がスプライシングに及ぼす影響を解析する。また、患者サンプルを用いたSTAT1を介するシグナル伝達の検討も予定している。
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| Causes of Carryover |
現在、ゲノム解析を補完するためのマルチオミックス解析（トランスクリプトーム解析、プロテオーム解析）のセットアップに取り組んでいる。試験的に10例のPID患者のマルチオミックス解析を行っており、それにより解析系を確立した後に、多数の未診断症例を対象とした解析に移行する予定である。そのため、次年度以降にマルチオミックス解析を行うための経費が必要となると考えており、2018年度に繰り越した研究費をその費用に充てる予定である。
2018年度の経費は、マルチオミックス解析の他に、網羅的解析で同定されたVUS (variants of unknown significance) の機能解析にも活用した。本研究の採択時期が10月であり、機能解析に取り組んだ期間が短かったとこも、繰り越しの研究費が発生した原因と考えている。機能解析は順調に進んでおり、2019年度以降の必要経費が増加すると考えており、2018年度に繰り越した研究費を活用する予定である。
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