脊髄性筋萎縮症の臨床実態の分析、遺伝子解析、治療法開発の研究

文献情報

文献番号
201231012A
報告書区分
総括
研究課題名
脊髄性筋萎縮症の臨床実態の分析、遺伝子解析、治療法開発の研究
課題番号
H22-難治-一般-012
研究年度
平成24(2012)年度
研究代表者(所属機関)
斎藤 加代子(東京女子医科大学 医学部)
研究分担者(所属機関)
  • 中野 今治(自治医科大学内科学講座神経内科学部門)
  • 小牧 宏文(独立行政法人国立精神・神経医療研究センター病院小児神経科)
  • 齊藤 利雄(独立行政法人国立病院機構刀根山病院神経内科)
  • 西尾 久英(神戸大学大学院医学研究科地域社会医学・健康科学講座疫学分野)
  • 中島 孝(独立行政法人国立病院機構新潟病院)
  • 野本 明男(公益財団法人微生物化学研究会、微生物化学研究所)
  • 菅野 仁(東京女子医科大学附属遺伝子医療センター)
  • 山本 俊至(東京女子医科大学統合医科学研究所)
  • 伊藤 万由里(東京女子医科大学附属遺伝子医療センター)
  • 近藤 恵里(東京女子医科大学附属遺伝子医療センター)
  • 松尾 真理(東京女子医科大学附属遺伝子医療センター)
研究区分
厚生労働科学研究費補助金 疾病・障害対策研究分野 難治性疾患等克服研究(難治性疾患克服研究)
研究開始年度
平成22(2010)年度
研究終了予定年度
平成24(2012)年度
研究費
19,231,000円
研究者交替、所属機関変更
-

研究報告書(概要版)

研究目的
本研究では1)脊髄性筋萎縮症(SMA)の臨床病態解明、2)原因遺伝子解析、3)治療効果評価法の確立と治療法開発が目的である。平成24年度は、SMAの根本治療の臨床研究・医師主導治験の実施に向けての基盤整備として、患者登録システムを開始した。またバルプロ酸治療パイロットスタディーも実施した。
研究方法
1)患者数調査と患者登録:全国の大学病院、国公立病院・施設、有床地域拠点病院の小児科・内科(神経内科)・遺伝子診療科を対象に郵送アンケートにて患者数調査を行う。
2)臨床病態の解明:Ⅳ型では臨床解析、遺伝子解析、剖検を実施した。I、III型患者と健常人由来の線維芽細胞について、細胞骨格タンパク質の性状と機能の差異を検討した。
3)SMAの原因遺伝子解析: Multiplex ligation-dependent probe amplification(MLPA)法による遺伝子解析、コピー数解析を実施する。
4)SMAのin vitro治療開発研究:皮膚線維芽細胞、絨毛細胞、EB transform B細胞を作製し、SMN mRNA発現量、SMN蛋白量を対照と比較し、バルプロ酸、フェニル酪酸の投与を行う。培養線維芽細胞を用いて、サルブタモール投与を施行する。
5)SMAのiPS細胞作成:線維芽細胞にて、エピソーマルベクターを使った遺伝子導入法による患者由来iPS細胞樹立を実施する。
6)SMN1遺伝子導入ポリオウイルスベクターの作製:患者由来培養細胞に感染させSMN1の導入を証明する。
7)運動機能評価の検証と臨床評価基準の策定:日本人のSMAにおいて、Modified Hammersmith Functional Motor Scale (MHFMS)など、運動機能評価スケールを検証し臨床評価基準を策定する。ロボットスーツHALの臨床治験における評価基準を検討する。
8)VPAによる治療パイロットスタディー:患者を対象としたバルプロ酸投与を実施する。
結果と考察
1)患者数調査と患者登録:全国863施設に郵送し、349施設から回答を得た(回収率40.4%)。患者数は431人、臨床型別にはI型123人(29%)、II型183人(42%)、III型80人(19%)、IV型45人(10%)であった。都道府県別患者数は、東京98人(23%)、大阪34人(8%)、北海道24人(6%)であった。平成24年10月から本研究班、「SMA家族の会」Webページを介して患者登録システムを開始した。平成25年3月末現在76件である。
2)臨床病態の解明:中野らはIV型の症例にALSや遺伝性軸索型運動ニューロパチーの症例が含まれる可能性を証明しIV型の病因は複数であることを示唆した。西尾らはSMA I、III型患者と健常人由来の線維芽細胞について、SMA患者の線維芽細胞では、1)F-アクチンの配向と極性の異常、2)細胞接着の上昇、3)αチュブリン脱アセチル化反応の下方制御を証明した。
3)SMAの原因遺伝子解析:小牧らは患者17名にMLPA法を行いSMN1およびSMN2のコピー数と臨床との相関を述べた。斎藤加らは、2例でSMN遺伝子の片アレルの欠失と新規点変異を同定した。
4)SMAのin vitro治療開発研究:
斎藤加らは、皮膚線維芽細胞、絨毛細胞において、SMN蛋白量が、EB transform B細胞においてSMN mRNA発現量が対照より低値であることを示した。絨毛細胞ではVPAまたはフェニル酪酸によりSMNタンパク質の発現量が投与前より増加した。
5)SMAにおけるiPS細胞の作成:エピソーマルベクターによる遺伝子導入が効率良く実施できて、患者由来iPS細胞を樹立することができた。
6)SMN1遺伝子導入ポリオウイルスベクターの作製:野本らは、SMN1 mRNA搭載ポリオウイルスベクターを開発し、in vitroで患者細胞へのSMN1の導入に成功した。
7)運動機能評価の検証と臨床評価基準の策定: MHFMSにより検証し臨床評価基準を策定した。中島らは、ロボットスーツHALの臨床治験における評価基準を検討した。
8)齊藤利らはSMA患者7例を対象にバルプロ酸投与のパイロットスタディーを実施した。SMN転写、スプライシングへの効果を認めた例(2歳)を報告した。年少例で効果がある可能性がある。斎藤加は、I型症例(1歳3か月)においてバルプロ酸(10mg/kg→20mg/kg)投与により、臨床効果を示し気管切開を免れ、いったん減少した体重が増加に転じた症例を報告した。その後、4歳5か月時にても気管切開をせずに経過した。
結論
目的・目標を達成し、新たに続くSMA根本治療のための医師主導治験や企業との協力によるグローバル治験の端緒・可能性を見出すことができた。

公開日・更新日

公開日
2013-05-30
更新日
-

研究報告書(PDF)

文献情報

文献番号
201231012B
報告書区分
総合
研究課題名
脊髄性筋萎縮症の臨床実態の分析、遺伝子解析、治療法開発の研究
課題番号
H22-難治-一般-012
研究年度
平成24(2012)年度
研究代表者(所属機関)
斎藤 加代子(東京女子医科大学 医学部)
研究分担者(所属機関)
  • 中野 今治(自治医科大学神経内科)
  • 小牧 宏文(独立行政法人国立精神・神経医療研究センター病院小児神経科)
  • 齊藤 利雄(国立病院機構刀根山病院神経内科・小児神経内科)
  • 西尾 久英(神戸大学大学院医学研究科地域社会医学・健康科学講座疫学分野)
  • 中島 孝(独立行政法人国立病院機構新潟病院神経内科)
  • 野本 明男(公益財団法人微生物化学研究会、微生物化学研究所)
  • 菅野 仁(東京女子医科大学附属遺伝子医療センター)
  • 山本 俊至(東京女子医科大学統合医科学研究所)
  • 伊藤 万由里(東京女子医科大学附属遺伝子医療センター)
  • 近藤 恵里(東京女子医科大学附属遺伝子医療センター)
  • 松尾 真理(東京女子医科大学附属遺伝子医療センター)
研究区分
厚生労働科学研究費補助金 疾病・障害対策研究分野 難治性疾患等克服研究(難治性疾患克服研究)
研究開始年度
平成22(2010)年度
研究終了予定年度
平成24(2012)年度
研究者交替、所属機関変更
-

研究報告書(概要版)

研究目的
脊髄性筋萎縮症(SMA)は脊髄前角細胞変性による筋萎縮と進行性筋力低下を特徴とする遺伝性下位運動ニューロン病である。発症年齢の順にI~ III型、成人発症のIV型に分類される。早期発症ほどSMN1遺伝子変異が原因で、IV型は臨床的・遺伝子的にheterogeneousかつ原因遺伝子は未同定である。本研究では(1)SMAの臨床病態解明、(2)遺伝子診断法の確立と新規原因遺伝子検索、(3)治療法の開発を目的とする。
研究方法
(1)SMAの臨床実態の分析
臨床調査個人票に登録された臨床情報の解析をした。SMAの患者の診療に当たる全国の主な医療施設を抽出し、アンケート調査により型別に患者数の調査を行う。
(2)遺伝子診断法の確立と新規原因遺伝子検索
遺伝子診断法の確立: SMN遺伝子診断法は、Multiplex ligation-dependent probe amplification(MLPA法)によるコピー数解析をした。SMN1遺伝子には逆位重複にて類似構造SMN2遺伝子が存在するため、塩基配列同定ではクローニング操作を要する。簡便な遺伝子診断法を確立する。
新規原因遺伝子検索:原因未知の症例では次世代シーケンサーによる全エクソーム解析を行う。
(3)治療法の開発
患者由来細胞におけるSMNコピー数変化の定量化、疾患発生機序に根ざした新規治療候補薬剤スクリーニング、SMN1遺伝子導入ポリオウイルスベクター作製など基礎研究とともに、バルプロ酸投与のパイロットスタディーを実施する。患者登録システムの開始、「脊髄性筋萎縮症診療マニュアル」出版を行う。
結果と考察
(1)SMAの臨床実態の分析
初年度は、4都道府県の臨床調査個人票104件を集計した。発症年齢はI型6か月未満、II型1歳6か月以未満、III型20歳未満、IV型20歳以上であった。92%は進行性、75%が緩徐進行性であった。遺伝子検査実施は33例(31%)だった。平成23-24年度に、国立病院、大学附属病院、無作為抽出の主要病院863施設を対象として患者数調査を実施、回答349施設、回収率40.4%だった。確定診断がなされた患者数はI型123例、II型183例、III型80例、IV型45例、合計431例であった。患者数が多い医療施設が明らかになり、治験実施病院の候補となり得ると判断した。
(2)遺伝子診断法の確立と新規原因遺伝子検索
小牧ら、斎藤加らは、MLPA法による遺伝子コピー数判定の有効性を報告し、新規変異同定に至った家系も報告された。中野らは下位運動ニューロン症候のみを示すIV型症例の剖検例で錐体路変性を示し、ALSとの異同のbiological markerの検索の必要性を述べた。斎藤加らはIV型において、SMN1遺伝子コピー数の増加によるSMN機能障害が示唆される例を呈示した。また、次世代シーケンサーによる新規原因遺伝子解析を開始し、疾患発症のリスク変化を確認した。IV型は遺伝学的、症候学的に異質な疾患群を包括し、SMN2遺伝子コピー数が多いほど軽症な傾向、修飾因子の複数存在が明らかになった。
(3)治療法の開発への準備
患者由来細胞におけるSMNコピー数変化の定量化:西尾・齊藤利ら、斎藤加らにより、患者の線維芽細胞やリンパ球のSMNコピー数、遺伝子発現定量化が可能となった。治療効果判定として有用である。
疾患発生機序に根ざした新規治療候補薬剤のスクリーニング:西尾らはサルブタモール、斎藤加らはバルプロ酸を患者由来培養細胞に投与しin vitroでSMN蛋白量増加を証明した。
SMN1遺伝子導入ポリオウイルスベクターの作製:野本らは、SMN1 mRNA搭載ポリオウイルスベクターを開発し、in vitroで患者細胞への導入に成功した。
バルプロ酸投与のパイロットスタディー:齊藤利らはSMA患者7例を対象のバルプロ酸投与パイロットスタディーを実施した。SMN転写、スプライシングへの効果を認めた例(2歳)を報告した。斎藤加はI型症例(1歳3か月)においてバルプロ酸投与により臨床効果と体重増加があり、年少例における効果を示唆した。
患者登録システム開始:平成24年10月から本研究班http://plaza.umin.ac.jp/~SMART/、「SMA(脊髄性筋萎縮症)家族の会」http://www.sma-kazoku.net/にて患者登録システムを開始した。平成25年3月末76件である。
「脊髄性筋萎縮症診療マニュアル」出版:稀少性難病であるSMAの診療レベルの均霑化と向上をめざし、平成24年5月に「脊髄性筋萎縮症診療マニュアル」を出版した。
結論
当初の目的・目標を達成し、新たに続くSMA根本治療のための医師主導治験や企業との協力によるグローバル治験の端緒・可能性を見出すことができた。

公開日・更新日

公開日
2013-05-30
更新日
-

研究報告書(PDF)

行政効果報告

文献番号
201231012C

成果

専門的・学術的観点からの成果
脊髄性筋萎縮症(SMA)の遺伝子診断としてMLPA法が有効であること、in vitroモデルよりバルプロ酸が有効であることより、SMA患者を対象としたパイロットスタディーを実施して効果を確認した。その後、バルプロ酸を治験薬とした医師主導治験(探索的試験:PhaseⅡa、検証的試験・継続投与試験:PhaseⅡb)を実施しており、治験薬提供者である企業側からの協力も得て、オーファン指定の取得、企業治験としての長期投与試験を開始しており、2018年中の承認申請を目指している。
臨床的観点からの成果
患者実態調査を国立病院、大学附属病院、無作為抽出の主要病院863施設を対象に実施、回答349施設、回収率40.4%だった。確定診断患者数はI型123例、II型183例、III型80例、IV型45例、合計431例であった。医療施設は東京、北海道、大阪、神奈川、滋賀、兵庫、鹿児島、群馬に多く、治験拠点病院の候補である。IV型でSMN1遺伝子コピー数の増加によるSMN機能障害が示唆された。IV型は遺伝学的、症候学的に異質な疾患群を包括している。患者登録を開始し、2017年現在、登録数は222に達した。
ガイドライン等の開発
研究代表者の斎藤が日本医学会「医療における遺伝学的検査・診断に関するガイドライン」2011年2月の制定に関わった。
その他行政的観点からの成果
なし
その他のインパクト
日本人類遺伝学会第57回大会との共催招待講演「Spinal Muscular Atrophy -from Bench to Bedside and Back Again」(2012年10月26日) Dr. K J. Swoboda アメリカ合衆国、ユタ大学
脊髄性筋萎縮症(SMA)研究班ホームページ http://plaza.umin.ac.jp/~SMART/ を公開した。
「脊髄性筋萎縮症診療マニュアル」を出版した。

発表件数

原著論文(和文)
15件
原著論文(英文等)
28件
その他論文(和文)
40件
その他論文(英文等)
1件
学会発表(国内学会)
36件
学会発表(国際学会等)
11件
その他成果(特許の出願)
4件
その他成果(特許の取得)
1件
その他成果(施策への反映)
0件
その他成果(普及・啓発活動)
7件
脊髄性筋萎縮症(SMA)研究班ホームページ http://plaza.umin.ac.jp/~SMART/、 脊髄性筋萎縮症(SMA)家族の会における講演など

特許

特許の名称
SMN タンパク質の発現を検出する方法
詳細情報
分類:
特許番号: PCT/JP2015/060662、15/300,456、15773282.7、201580022715.X
発明者名: 齋藤加代子、荒川玲子、荒川正行、野本明男
権利者名: 学校法人東京女子医科大学、公益財団法人微生物学化学研究会
出願年月日: 20150403
国内外の別: 米国、欧州、中国
特許の名称
SMN タンパク質の発現を検出する方法
詳細情報
分類:
特許番号: 特許第6115979号
発明者名: 齋藤加代子、荒川玲子、荒川正行、野本明男
権利者名: 学校法人東京女子医科大学、公益財団法人微生物学化学研究会
出願年月日: 20150403
取得年月日: 20170331
国内外の別: 国内

主な原著論文20編(論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限る)

論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限ります。

原著論文1
Kondo E, Nishimura T, Kosho T, et al.
Recessive RYR1 mutations in a patient with severe congenital nemaline myopathy with ophthalomoplegia identified through massively parallel sequencing
Am J Med Genet A , 158(A) (4) , 772-778  (2012)
10.1002/ajmg.a.35243
原著論文2
Arakawa R, Aoki R, Arakawa M, et al.
Human first-trimester chorionic villi have a myogenic potential
Cell Tissue Res , 348 (1) , 189-197  (2012)
10.1007/s00441-012-1340-9
原著論文3
岡本健太郎、斎藤加代子、佐藤孝俊 他
脊髄性筋萎縮症0型の1例
脳と発達 , 44 (5) , 31-34  (2012)
原著論文4
Akizawa Y, Kanno H, Kawamichi Y, et al.
Enhanced expression  of myogenic differentiation factors and skeletal muscle proteins in human amnion-derived cells via the forced expression of MYOD1
Brain Dev , 35 (4) , 349-355  (2013)
10.1016/j.braindev.2012.05.012
原著論文5
伊藤万由里、斎藤加代子、大澤真木子
日本における脊髄性筋萎縮症の臨床実態調査
東女医大誌 , 83 (E1) , E52-E57  (2013)
原著論文6
Yonekawa T, Komaki H, Saito Y et al.
Peripheral nerve abnormalities in pediatric patients with spinal muscular atrophy
Brain Dev , 35 (2) , 165-171  (2013)
10.1016/j.braindev.2012.03.009
原著論文7
齊藤利雄
神経筋疾患による脊柱変形に対する脊椎外科治療アンケート調査
J Spine Res , in press (in press) , in press-in press  (2013)
原著論文8
Morikawa S, Harahap IS, Kaszynski RH, et al.
Diagnosis of spinal muscular atrophy via high-resolution melting analysis symmetric polymerase chain reaction without probe: a screening evaluation for SMN1 deletions and intragenic mutations
Genet Test Mol Biomarkers , 15 (10) , 677-684  (2011)
10.1089/gtmb.2010.0237
原著論文9
Harahap NI, Harahap IS, Kaszynski RH, et al.
Spinal muscular atrophy patient detection and carrier screening using dried blood spots on filter paper
Genet Test Mol Biomarkers , 16 (2) , 123-129  (2012)
10.1089/gtmb.2011.0109
原著論文10
Harahap IS, Saito T, San LP, et al.
Valproic acid increases SMN2 expression and modulates SF2/ASF and hnRNPA1 expression in SMA fibroblast cell lines
Brain Dev , 34 (3) , 213-222  (2012)
10.1016/j.braindev.2011.04.010
原著論文11
Arakawa M, Arakawa R, Tatsumi S, et al.
A novel evaluation method of survival motor neuron protein as a biomarker of spinal muscular atrophy by imaging flow cytometry
Biochemical and Biophysical Research Communications , 24-453 (3) , 368-374  (2014)
10.1016/j.bbrc.2014.09.087
原著論文12
Kubo Y, Nishio H, Saito K
A new method for SMN1 and hybrid SMN gene analysis in spinal muscular atrophy using long-range PCR followed by sequencing
Journal of Human Genetics , 60 (5) , 233-239  (2015)
10.1038/jhg.2015.16
原著論文13
Arakawa R, Arakawa M, Kaneko K, et al.
Imaging flow cytometry analysis to identify differences of survival motor neuron protein expression in patients with spinal muscular atrophy
Pediatric Neurology , 61 , 70-75  (2016)
10.1016/j.pediatrneurol.2016.05.009
原著論文14
Kitamura Y, Kondo E, Urano M, et al.
Target resequencing of neuromuscular disease-related genes using next-generation sequencing for patients with undiagnosed early-onset neuromuscular disorders
Journal of Human Genetics , 61 (11) , 931-942  (2016)
10.1038/jhg.2016.79

公開日・更新日

公開日
2017-06-12
更新日
-

収支報告書

文献番号
201231012Z