分野横断型全国コンソーシアムによる先天異常症の遺伝要因の解明と遺伝子診断ネットワークの形成

文献情報

文献番号

201238013A

報告書区分

総括

研究課題名

分野横断型全国コンソーシアムによる先天異常症の遺伝要因の解明と遺伝子診断ネットワークの形成

課題番号

H23-実用化（難病）-一般-013

研究年度

平成24(2012)年度

研究代表者(所属機関)

小崎　健次郎(慶應義塾大学　医学部)

研究分担者(所属機関)

松永　達雄(独立行政法人国立病院機構東京医療センター・臨床研究センター聴覚障害研究室)
金村　米博(独立行政法人国立病院機構大阪医療センター)
小崎　里華(独立行政法人国立成育医療研究センター・器官病態系内科部・遺伝診療科)
工藤　純(慶應義塾大学医学部)
清水　厚志(岩手医科大学　いわて東北メディカル・メガバンク機構)
宮　冬樹(独立行政法人理化学研究所ゲノム医科学研究センター情報解析研究チーム)
黒澤　健司(地方独立行政法人神奈川県立病院機構　神奈川県立こども医療センター遺伝科)
齋藤　伸治(名古屋市立大学大学院医学研究科)
水野　誠司(愛知県心身障害者コロニー中央病院　臨床第一部)
山崎　麻美(社会医療法人愛仁会高槻病院)
岡本　伸彦(地方独立行政法人大阪府立病院機構大阪府立母子保健総合医療センター・遺伝診療科)
加藤　光広(山形大学医学部附属病院小児科)
仁科　幸子(独立行政法人国立成育医療研究センター感覚器・形態外科部・眼科)
赤松　和土(慶應義塾大学医学部)
谷口　善仁(慶應義塾大学医学部)

研究区分

厚生労働科学研究費補助金健康長寿社会実現のためのライフ・イノベーションプロジェクト難病・がん等の疾患分野の医療の実用化研究（難病関係研究分野）

研究開始年度

平成23(2011)年度

研究終了予定年度

平成25(2013)年度

研究費

76,924,000円

研究者交替、所属機関変更

-

研究報告書（概要版）

研究目的

われわれは中枢神経奇形・感覚器奇形・奇形症候群の各領域の先天異常症について各々のコンソーシアムを形成し研究を行っている。本計画では中枢神経系・感覚器が発生学的に頭部外胚葉という共通の由来を持ち、先天異常の発症に共通の遺伝子経路が関与する可能性が高いことに着目して、既存3コンソーシアムの複合体を新たに編成の上、臨床データ・検体・次世代シーケンサー技術という研究リソースを全国規模で共有して遺伝要因の解明・先天異常症の原因診断の促進、治療を含めた診療全般の向上・ナショナルセンターを中核施設とした全国的遺伝子診ネットワークの確立することを目的とした。

研究方法

原因遺伝子の機能や染色体上の位置が不明な疾患については全ゲノム翻訳領域の網羅的解析を行った。同時に原因遺伝子がすでに同定されているが、変異陽性率が数～数十パーセントに限られる疾患や、これまでの研究により原因遺伝子のゲノム上の位置が判明済みである疾患をも解析対象とした。標的遺伝子・標的領域のゲノムDNAを次世代シーケンサーにより解析し、粗配列データを生成したのち、正常配列上に整列し既知の多型を除外後、同一疾患患者間のデータ等により最終的な候補遺伝子を同定するというアプローチを取った。この各種のステップにおいて、解析法の最適化（変異探索システムの改良、各種解析大量のデータを効率的に解釈するため、既知の疾患の原因遺伝子と、既知疾患原因遺伝子が属する分子パスウェイの上流・下流の遺伝子の網羅的な列挙を進め、これらの遺伝子に対応する領域を効率的に回収するためのオリゴヌクレオチドアレイを設計した
日本人解析多型のデータは、松田班から早期に供与を受けた。また、全エクソーム解析について拠点班の松本班・梅澤班の協力を得た。次世代シーケンサーによるゲノム解析により発見された非同義置換の解析を効率的に進めるためのモデルの作成を進め）。並行してインフォームドコンセントの在り方も検討した。遺伝子変異陽性患者由来の疾患特異的iPS細胞研究について厚生労働省・文部科学省「再生医療の実現化プロジェクト「疾患特異的iPS 細胞を活用した難病研究」の「神経難病研究」班と連携した「ヒトゲノム・遺伝子解析研究に関する倫理指針」を遵守し、倫理委員会の承認下に研究を実施した。

結果と考察

次世代シーケンサー解析パイプラインの更なる改良を行い、神経線維腫症（小崎）について、我々の実験系で次世代シーケンサーにて変異を探索し精度を検証した結果、偽陽性率・偽陰性率とも極めて0に近い正確な精度を有することが確認できた。
<先天異常症候群分野>
初年度に形態形成遺伝子等を含む150遺伝子を網羅するパネルを完成し、今年度までに260検体の解析を終了し神経皮膚黒色症の体細胞変異の同定、Noonan-NF症候群の原因の同定、新生児期発症の早老症の原因の同定を行った。遺伝的異質性の高い奇形症候群についてはLA-PCRとキット化されているcustom ampliconとの2つの方法によるtarget-enrichmentで解析の有用性を実証した。難聴原因遺伝子・関連遺伝子140を網羅するパネルをを設計し、従来法で診断不能な29家系を解析し12家系について原因遺伝子変異候補を同定できた中枢神経奇形疾患原因遺伝子・関連遺伝子284を網羅するパネルを設計し、116家系120検体を解析し、遺伝子同定率は11.6%であった。
新規疾患原因遺伝子の同定により、生検等、侵襲的な手段によらず疾患の早期の確定診断が可能となり、疾患に特異的な合併症の早期発見と治療が可能になると期待される。さらには新規疾患原因遺伝子の発見は、病態の解明とiPS細胞等の再生医療技術を用いた治療法の開発に不可欠である。同時に各患者に対しても合併症の回避・次子再罹患率の予測・分子病態に応じた治療法選択という福利をもたらすと期待される。複数施設のバイオインフォマティクスの専門家の協調を通じて、解析パイプラインを最適化することができた。慶應大学に加え、ナショナルセンター・国立病院機構東京医療センター臨床研究センターにおいて全国の先天異常症の遺伝子診断の需要に対して速やかに対応できる体制が整備された。小児医療の均てん化に大きく貢献できる成果である。

結論

次世代シーケンサーのデータから真の疾患関連変異候補を抽出するための解析パイプラインの開発・最適化・バリデーションを行った神経皮膚黒色症、Noonan-神経線維腫、新生児期発症の早老症、難聴、小頭症・大頭症等について新規疾患原因遺伝子を同定した。慶應大学に加え、ナショナルセンター・国立病院機構東京医療センター臨床研究センターにおいて全国の先天異常症の遺伝子診断の需要に対して速やかに対応できる体制が整備された。