遺伝性貧血の病態解明と診断法の確立に関する研究

文献情報

文献番号
201324063A
報告書区分
総括
研究課題名
遺伝性貧血の病態解明と診断法の確立に関する研究
研究課題名（英字）
-
課題番号
H24-難治等（難）-一般-025
研究年度
平成25(2013)年度
研究代表者(所属機関)
伊藤　悦朗(弘前大学　大学院医学系研究科)
研究分担者(所属機関)
  • 張替　秀郎(東北大学　大学院医学系研究科)
  • 矢部　みはる(東海大学　医学部)
  • 真部　淳(聖路加国際病院)
  • 小島　勢二(名古屋大学　大学院医学系研究科)
  • 菅野　仁(東京女子医科大学　大学院先端生命医科学系専攻)
  • 高田　穣(京都大学　放射線生物研究センター)
  • 浜口　功(国立感染症研究所)
  • 大賀　正一(九州大学　大学院医学研究院)
  • 小原　明(東邦大学医療センター　大森病院)
  • 照井　君典(弘前大学　大学院医学研究科)
  • 古山　和道(岩手医科大学)
  • 多賀　崇(滋賀医科大学)
  • 矢部　普正(東海大学　医学部)
  • 剣持　直哉(宮崎大学フロンティア科学実験総合センター)
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24(2012)年度
研究終了予定年度
平成25(2013)年度
研究費
50,000,000円
研究者交替、所属機関変更
-

研究報告書（概要版）

研究目的
造血不全に伴う主な遺伝性貧血には、Diamond-Blackfan貧血（DBA）、Fanconi貧血（FA）、遺伝性鉄芽球性貧血（SA）、Congenital dyserythropoietic anemia（CDA）の4疾患があるが、我が国では未だに50％以上の症例は原因遺伝子が不明である。本研究の目的は、共通点の多いこれらの4疾患の病態解明、診断・治療法の効率的開発を行うことである。
　遺伝性血液疾患において、原因遺伝子が不明な症例を対象にした次世代シークエンスを用いた新規遺伝子同定プロジェクト（小島勢二班長）が進行中であるが、本研究班では各分担者がそれぞれの疾患の研究拠点となり、遺伝性貧血の診断・臨床的データ分析と既知の遺伝子解析を受け持ち、既知の遺伝子の変異が同定できない症例については、小島班で遺伝子の同定を受け持つという連携システムを構築する。さらに、同定された新規遺伝子の機能解析は各分担者が担当する。小児血液・がん学会の中央診断事業と疾患登録事業とも連携し、正確な診断に基づいた新規症例の把握と検体収集を行う。
平成25年度は、遺伝子解析とともにさらにデータの収集と観察研究を行うことにより、より正確な遺伝性貧血の実態の把握を行い、診断・治療ガイドラインを策定する。さらに、原因遺伝子が同定されない症例について臨床情報などを再検討することにより、診断基準の妥当性を検証し、診断基準の改定を行う。
研究方法
これまでに難治性疾患克服事業により、稀少小児遺伝性貧血であるDBA、SA、FAとCDAの4疾患に関する疫学調査、臨床データの収集、遺伝子解析が行われてきた。しかし、未だに50％以上の症例は原因遺伝子が不明である。本研究では、発症数が少なく共通点の多いこれらの4疾患の病態解明、診断・治療法の開発をより効率的に進めるために、一つの研究班に統合して研究を推進する。本研究班は、4つの疾患別研究拠点から構成され、各研究拠点（DBA（伊藤）、SA（張替）、FA（矢部）、CDA（小島））は、臨床データおよび検体の収集、既知の遺伝子解析および原因遺伝子の機能解析を担当する。既知の原因遺伝子に変異が見つからない検体については、小島班と有機的に連携し、新規遺伝子探索を行う。研究代表者（伊藤）がDBAの研究を担当するとともに研究全体を統括する。得られた結果は、各研究班の診断システムの構築と治療ガイドラインの作成に役立てる。
結果と考察
各研究拠点（DBA（伊藤）、FA（矢部）、SA（張替）、 CDA（小島））は、臨床データおよび検遺伝子の機能解析を行った。平成25年度は、遺伝子解析とともにさらにデータの収集と観察研究を行うことにより、より正確な遺伝性貧血の実態の把握を行い、診断・治療ガイドラインの改訂を目指した。これまでに解析したDBA 110例の内、原因遺伝子の同定されていない50例に対して、全エクソン解析を行った。その結果、新規原因候補遺伝子RPS27およびRPL27を各1例に見出した。ゼブラフィッシュなどを用いた機能解析を行い、原因遺伝子であることを明らかにした。さらに、RP遺伝子以外の新規原因候補遺伝子を同定し、機能解析を進めている。総計80例の日本人ファンコニ貧血（FA）患者の解析を行った。61症例では、MLPA法を併用し、FANCA患者の約2/3の症例において片アレルまたは両アレルの欠失の検出が可能であった。原因遺伝子を決定したFA患者64例において、アルデヒド代謝酵素であるALDH2の多型を調べ、臨床像との強い関連を明らかにした。特に、ALDH2酵素活性の欠損をもたらす多型が骨髄不全の進行を強く促進することが判明し今年度論文発表した。赤芽球特異的な転写を制御する転写因子であるGATA1の結合配列を中心としたエンハンサー領域をALAS2の第１イントロンに同定し、原因遺伝子が不明であったSAの11例中5例で、エンハンサーの機能を低下させるような変異が存在する事を明らかにした。次世代シークエンサーを用いた解析により、臨床的にCDAと診断された１例において通常は遺伝性楕円赤血球症でみられるSPTA1遺伝子の変異を見出した。平成22年度に作成した診療ガイドを本研究の成果をもとに平成25年度に改定した。さらに、アジアを含む海外との共同研究を視野に、各疾患診療ガイドの英語版を作成した。

結論
次世代シークエンサーで見出した原因候補遺伝子の機能解析を進め、DBAで新規原因遺伝子を２つ同定した。SAの新規原因としてALAS2エンハンサー機能低下をもたらす変異を同定した。さらに、FAでは、アルデヒド代謝酵素ALDH2の活性低下を伴うバリアントアレルが疾患の表現型に強い影響を与えることを見出した。本研究の結果をもとに診療ガイド改定を行った。

公開日・更新日

公開日
2015-06-30
更新日
-

研究報告書（PDF）

文献情報

文献番号
201324063B
報告書区分
総合
研究課題名
遺伝性貧血の病態解明と診断法の確立に関する研究
研究課題名（英字）
-
課題番号
H24-難治等（難）-一般-025
研究年度
平成25(2013)年度
研究代表者(所属機関)
伊藤　悦朗(弘前大学　大学院医学系研究科)
研究分担者(所属機関)
  • 張替　秀郎(東北大学　大学院医学系研究科)
  • 矢部　みはる(東海大学　医学部)
  • 真部　淳(聖路加国際病院)
  • 小島　勢二(名古屋大学　大学院医学系研究科)
  • 菅野　仁(東京女子医科大学　大学院)
  • 高田　穣(京都大学　放射線生物研究センター)
  • 浜口　功(国立感染症研究所)
  • 大賀　正一(九州大学　大学院医学研究院)
  • 小原　明(東邦大学　医療センター大森病院)
  • 照井　君典(弘前大学　医学部附属病院)
  • 古山　和道(岩手医科大学　医学部)
  • 森尾　友宏(東京医科歯科大学　医学部)
  • 多賀　崇(滋賀医科大学　医学部)
  • 矢部　普正(東海大学　医学部)
  • 剣持　直哉(宮崎大学　フロンティア科学実験総合センター)
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24(2012)年度
研究終了予定年度
平成25(2013)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
造血不全に伴う遺伝性貧血には、Diamond-Blackfan貧血（DBA）、Fanconi貧血（FA）、遺伝性鉄芽球性貧血（SA）、Congenital dyserythropoietic anemia（CDA）の4疾患あるが、我が国では未だに50%以上の症例は原因遺伝子が不明である。遺伝性血液疾患において、原因遺伝子が不明な症例を対象にした次世代シークエンスを用いた新規遺伝子同定プロジェクト（小島勢二班長）が進行中であるが、本研究班では各分担者がそれぞれの疾患の研究拠点となり、遺伝性貧血の診断・臨床的データ分析と既知の遺伝子解析を受け持ち、既知の遺伝子の変異が同定できない症例については、小島班で遺伝子の同定を受け持つという連携システムを構築する。さらに、同定された新規遺伝子の機能解析は各分担者が担当する。小児血液がん・学会の中央診断事業と疾患登録事業とも連携し、正確な診断に基づいた新規症例の把握と検体収集を行う。
　平成24年度は、疫学調査を続け、検体収集を進める。全疾患で既知の原因遺伝子のシークエンス解析と遺伝子コピー数解析を行う。原因遺伝子が同定されなかった症例においては、小島班と有機的に連携し、新規遺伝子探索と機能解析を行う。平成25年度は、遺伝子解析とともにさらにデータの収集と観察研究を行うことにより、より正確な遺伝性貧血の実態の把握を行い、診断・治療ガイドラインを策定する。さらに、原因遺伝子が同定されない症例について臨床情報などを再検討することにより、診断基準の妥当性を検証し、診断基準の改定を行う。

研究方法
これまでに難治性疾患克服事業により、稀少小児遺伝性貧血であるDBA、SA、FAとCDAの4疾患に関する疫学調査、臨床データの収集、遺伝子解析が行われてきた。しかし、未だに50％以上の症例は原因遺伝子が不明である。本研究では、発症数が少なく共通点の多いこれらの4疾患の病態解明、診断・治療法の開発をより効率的に進めるために、一つの研究班に統合して研究を推進する。本研究班は、4つの疾患別研究拠点から構成され、各研究拠点（DBA（伊藤）、SA（張替）、FA（矢部）、CDA（小島））は、臨床データおよび検体の収集、既知の遺伝子解析および原因遺伝子の機能解析を担当する。既知の原因遺伝子に変異が見つからない検体については、小島班と有機的に連携し、新規遺伝子探索を行う。研究代表者（伊藤）がDBAの研究を担当するとともに研究全体を統括する。得られた結果は、各研究班の診断システムの構築と治療ガイドラインの作成に役立てる。
結果と考察
各研究拠点は、臨床データおよび検体の収集、既知の遺伝子解析および原因遺伝子の機能解析を行った。既知の原因遺伝子に変異が見つからない検体については、小島班と有機的に連携し、次世代シークエンサーを用いた網羅的遺伝子解析を進めた。これまでに家族を含めて100検体以上の全エクソンシークエンス解析を行い、新規の原因候補遺伝子が各疾患で複数見出された。DBAでは、新規リボゾーム蛋白遺伝子の変異（RPS27とRPL27）を各１例に見出し、ゼブラフィッシュなどを用いた機能解析により、原因遺伝子であることを明らかにした。遺伝子変異が同定されたDBA22症例と家族内非罹患者14名を解析し、赤血球還元グルタチオン濃度が優れたDBAの新たなバイオマーカーとなり、赤血球アデノシンデアミナーゼ活性値と網赤血球数を組み合わせることで、診断確度が格段に高まることが明らかになった。FAでは、原因遺伝子を決定したFA患者64例において、アルデヒド代謝酵素であるALDH2の多型を調べ、臨床像との強い関連を明らかにした。特に、ALDH2酵素活性の欠損をもたらす多型が骨髄不全の進行を強く促進することが判明した。SAでは、原因遺伝子が不明であった11例中5例で、エンハンサーの機能を低下させるような変異が存在する事を明らかにした。CDAでは、臨床的にCDAと診断された１例において通常は遺伝性楕円赤血球症でみられるSPTA1遺伝子の変異を見出した。平成22年度に作成した診療ガイドを本研究の成果をもとに平成25年度に改定した。さらに、アジアを含む海外との共同研究を視野に、各疾患診療ガイドの英語版を作成した。
結論
次世代シークエンサーで見出した原因候補遺伝子の機能解析を進め、DBAで新規原因遺伝子を２つ同定した。SAの新規原因としてALAS2エンハンサー機能低下をもたらす変異を同定した。さらに、FAでは、アルデヒド代謝酵素ALDH2の活性低下を伴うバリアントアレルが疾患の表現型に強い影響を与えることを見出した。本研究の結果をもとに診療ガイド改定を行った。本研究により、日本の遺伝性貧血の全体像が明らかになった。

公開日・更新日

公開日
2015-06-30
更新日
-

研究報告書（PDF）

行政効果報告

文献番号
201324063C

成果

専門的・学術的観点からの成果
新規次世代シークエンサーを用いた網羅的遺伝子解析により、新規の原因候補遺伝子が各疾患で複数見出された。特にDBAでは、ゼブラフィッシュなどを用いた機能解析により、RPS27とRPL27が新規原因遺伝子であることを明らかとなった。FAでは、アルデヒド代謝酵素であるALDH2酵素活性の欠損をもたらすALDH2の多型が骨髄不全の進行を強く促進することが判明した。SAでは、原因遺伝子が不明であった11例中5例で、エンハンサーの機能を低下させるような変異が存在する事を明らかにした。
臨床的観点からの成果
遺伝性貧血の遺伝子解析を含めた中央診断の体制が軌道に乗り、日本における遺伝性貧血患者の原因遺伝子の種類や頻度、遺伝子異常と臨床病態との関連が明らかになってきた。新規原因遺伝子の発見や既知の原因遺伝子の遺伝性貧血の臨床像は軽症例から重症例まで多彩で、中央診断登録システム、遺伝子変異解析システムを整備することで、初めて確定診断がつけられることが明らかになった。正確な診断が可能となったことで、個々の症例に対して、より適切な治療の選択が可能となった。
ガイドライン等の開発
本邦における遺伝性貧血（DBA、CSA、FA、CDA）について、これまでに類をみない大規模な解析結果が得られた。本研究の成果をもとに、平成２２年度に作成した診療ガイドを改定した。最新のエビデンスを基づいて移植プロトコールを含む治療ガイドラインの改定も行った。特に、DBAでは新規バイオマーカーを加えた診断基準を作成することができ、大きな進歩があった。アジアを中心とした海外との共同研究を視野に英語版の診療ガイドも作成した。
その他行政的観点からの成果
遺伝性貧血は軽症例から最重症例まで広範囲な病像を示すことから、臨床所見のみで診断することは容易ではない。遺伝子解析を含めた中央診断の体制が軌道に乗り、日本における遺伝性貧血患者の原因遺伝子の種類や頻度、遺伝子異常と臨床病態との関連が明らかになってきた。本研究で行われる調査研究により、継続的に稀少疾患である遺伝性貧血の登録・解析が可能となり、遺伝性貧血の疫学事項を高い精度で把握することが可能となった。行政的観点かもその意義はきわめて高い。
その他のインパクト
FAでは、アルデヒド代謝酵素であるALDH2酵素活性の欠損をもたらすALDH2の多型が骨髄不全の進行を強く促進することが判明し、血液学の最高峰であるBloodに掲載された。この成果は、マスコミにも取り上げられ、京都新聞（平成25年9月14日）、日刊工業新聞（平成25年9月16日）と読売新聞（平成25年9月29日）などに掲載された。

発表件数

原著論文（和文）
5件
原著論文（英文等）
64件
その他論文(和文)
17件
その他論文(英文等)
3件
学会発表(国内学会)
51件
学会発表(国際学会等)
25件
その他成果(特許の出願)
0件
その他成果(特許の取得)
0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)
0件

特許

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
Kuramitsu M, Sato-Otsubo A, Morio T, et al.
Extensive gene deletions in Japanese patients with Diamond-Blackfan anemia.
Blood , 119 (10) , 2376-2384  (2012)
10.1182/blood-2011-07-368662
原著論文2
Kadirvel S, Furuyama K, Harigae H, et al.
The carboxyl-terminal region of erythroid-specific 5-aminolevulinate synthase acts as an intrinsic modifier for its catalytic activity and protein stability.
Experimental Hematology , 40 (6) , 477-486  (2012)
10.1016/j.exphem.2012.01.013
原著論文3
Ohba R, Furuyama K, Yoshida K, et al.
Clinical and genetic characteristics of congenital sideroblastic anemia: comparison with myelodysplastic syndrome with ring sideroblast (MDS-RS).
Ann Hematol. , 92 (1) , 1-9  (2013)
10.1007/s00277-012-1564-5
原著論文4
Kaneko K, Furuyama K, Fujiwara T, et al.
Identification of a novel erythroid-specific enhancer for the ALAS2 gene and its loss-of-function mutation shich is associated with congenital sidroblastic anemia.
Haematologica , 99 (2)  (2014)
10.3324/haematol.2013.085449
原著論文5
Fujiwara T, Harigae H.
Pathpphysiology and genetic mutations in congenital sideroblastic anemia.
Pediatrics International , 55 , 675-679  (2013)
10.1111/ped.12217
原著論文6
Yazaki M, Kamei M, et al.
A Novel Mutation of Ribosomal Protein S10 Gene in a Japanese Patient With Diamond-Blackfan Anemia.
J Pediatr Hematol Oncol. , 34 , 293-295  (2012)
原著論文7
Yabe M, Shimizu T, at al.
Matched sibling donor stem cell transplantation for Fanconi anemia patients with T-cell somatic mosaicism.
Pediatr Transplantation. , 16 , 340-345  (2012)
10.1111/j.1399-3046.2012.01669.x
原著論文8
Yan Z, Guo R, et al.
A Ubiquitin-Binding Protein, FAAP20, Links RNF8-Mediated Ubiquitination to the Fanconi Anemia DNA Repair Network.
Molecular Cell , 47 , 1-15  (2012)
10.1016/j.molcel.2012.05.026
原著論文9
Yoshida K, Toki T, et lt.
The landscape of somatic mutations in Down syndrome-related myeloid disorders.
Nature Genetics , 45 , 1293-1299  (2013)
10.1038/ng.2759
原著論文10
Yadav V.G, Chakraborty A, et al.
Ribosomal protein deficiency causes Tp53-independent erythropoiesis failure in zebrafish.
The International Journal of Biochemistry＆Cell Biology , 49 , 1-7  (2014)
org/10.1016/j.biocel.2014.01.006
原著論文11
Toki T, Kanezaki R, et al.
Naturally occurring oncogenic GATA1 mutants with internal deletions in transient abnormal myelopoiesis in Down syndrome.
Blood , 121 (16) , 3181-3184  (2013)
10.1182/blood-2012-01-405746
原著論文12
Saida S, Watanabe K, et al.
Clonal selection in xenografted TAM recapitulates the evolutionary process of myeloid leukemia in Down syndrome.
Blood , 121 (21) , 4377-7387  (2013)
10.1182/blood-2012-12-474387

公開日・更新日

公開日
2014-06-03
更新日
2018-06-12

収支報告書

文献番号
201324063Z
報告年月日

収入

(1)補助金交付額
65,000,000円
(2)補助金確定額
65,000,000円
差引額 [(1)-(2)]
0円

支出

研究費 (内訳) 直接研究費 物品費 40,287,629円
人件費・謝金 5,962,189円
旅費 3,465,760円
その他 284,813円
間接経費 15,000,000円
合計 65,000,391円

備考

備考
利息55円及び自己資本336円（振込手数料分をその他の経費で支払うことになったため）

公開日・更新日

公開日
2015-06-30
更新日
-