遺伝性不整脈疾患の遺伝子基盤に基づいた病態解明と診断・治療法の開発に関する研究

文献情報

• 文献番号: 201324071A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: 遺伝性不整脈疾患の遺伝子基盤に基づいた病態解明と診断・治療法の開発に関する研究
• 研究課題名（英字）: -
• 課題番号: H24-難治等（難）-一般-033
• 研究年度: 平成25(2013)年度
• 研究代表者(所属機関): 清水 渉(日本医科大学 大学院医学研究科)

研究分担者(所属機関)

• 堀江　稔(滋賀医科大学　内科学講座（循環器・呼吸器）)
• 青沼　和隆(筑波大学　医学医療系)
• 蒔田　直昌(長崎大学大学院　医歯薬学総合研究科)
• 萩原　誠久(東京女子医科大学　循環器内科)
• 福田　恵一(慶應義塾大学　循環器内科)
• 吉永　正夫(国立病院機構鹿児島医療センター　小児科)
• 堀米　仁志(筑波大学　医学医療系)
• 住友　直方(日本大学医学部　小児科学)
• 田中　敏博(東京医科歯科大学　疾患バイオリソースセンター)
• 森田　宏(岡山大学大学院　医歯薬学総合研究科)
• 牧山　武(京都大学大学院　医学研究科)
• 渡部　裕(新潟大学医歯学総合病院　循環器内科)
• 林　研至(金沢大学大学院　医歯保健研究域医学系)
• 鎌倉　史郎(国立循環器病研究センター　臨床検査部)
• 白石　公(国立循環器病研究センター　小児循環器部)
• 宮本　恵宏(国立循環器病研究センター　予防健診部)
• 相庭　武司(国立循環器病研究センター　心臓血管内科)
• 関根　章博(国立循環器病研究センター　ゲノム遺伝学)
• 中野　由紀子(広島大学　医歯薬学総合研究科)
• 宮内　靖史(日本医科大学　大学院医学研究科)

• 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

1．遺伝性不整脈疾患で遺伝子診断を施行し、遺伝情報と臨床情報との関連を検討し、遺伝子基盤に基づいた患者管理と治療法を開発する。
2．遺伝性不整脈疾患患者からiPS細胞由来心筋細胞を作製し、その機能解析を行うことにより、患者ごとのテーラーメイド治療や新たな病態解明をめざす。
3．次世代シーケンサを用いた網羅的全ゲノム解析・全エクソン(Exome)解析、ゲノムワイド関連解析(GWAS)などの最新の方法を用いて、新たな原因遺伝子の同定や各疾患の発症に関与する遺伝的修飾因子を同定する。

研究方法

臨床的に診断の確定した、先天性QT延長症候群(LQTS)、Brugada症候群、進行性心臓伝導障害(PCCD)、家族性徐脈症候群、カテコラミン誘発性多形性心室頻拍(CPVT)、QT短縮症候群(SQTS)、早期再分極症候群(ERS)、特発性心室細動(IVF)、心房細動(AF)を対象とした。
1. 遺伝子変異、多型の同定
患者から同意を得た後に、遺伝子異常同定法(direct sequence法)を用いて、異常塩基の同定を行いアミノ酸変化を確認した。
2. 電気生理学的機能解析、疾患モデル、iPS細胞由来心筋細胞を用いた致死性不整脈の発生機序解明
通常のパッチクランプ法を用いた遺伝子変異機能解析とともに、遺伝性不整脈患者の皮膚線維芽細胞や血液細胞よりiPS細胞由来心筋細胞を作製し、機能解析を行った。
3. 次世代シーケンサを用いた新たな原因遺伝子と遺伝的修飾因子の同定
家族集積性を認めるが変異が同定されていない遺伝性不整脈家系について、Exome解析により塩基配列を同定し、(1)未知の原因遺伝子、(2)各疾患の発症に関与する遺伝的修飾因子を探求した。また、遺伝性不整脈疾患群と対照群でGWASを施行し、未知の原因遺伝子を探求した。

結果と考察

1. 遺伝子変異、多型の同定と遺伝的基盤に基づいた病態解明や診断・治療法の開発
先天性LQTS患者では、H25年度に症例登録を追加し、1123例のデータベースとなり、遺伝子型・遺伝子変異部位別のリスク階層化および最適な治療法について報告した。その他の疾患では、Brugada症候群500例、胎児・新生児期・小児期の先天性LQTS 221例、PCCD78例、家族性徐脈症候群73例、CPVT80例、SQTS12例 、ERS54例、IVF83例、AF120例のデータベースとなり、国内外の多施設共同研究により遺伝情報と臨床情報との関連を詳細に検討した。清水と堀江は、米国、欧州、アジアの3大陸の不整脈学会で作成する遺伝性不整脈の診断基準・治療のConsensus Statement作成メンバーに選出され、Statementは3大陸の不整脈学会誌 (Heart Rhythm、Europace、J Arrhythmia) に掲載された。また、「日本循環器学会の「QT延長症候群(先天性・二次性)とBrugada症候群の診療に関するガイドライン2013年度改訂版作成班」を作成し、2014年に公開予定である。
2. iPS細胞由来心筋細胞を用いた致死性不整脈の病態解明と新しい治療法の開発
先天性LQTS、Brugada症候群などの患者の皮膚・血液から作製したiPS細胞由来心筋細胞の機能解析を行い、不整脈発生機序を証明した。本難治性疾患研究班は、H24年度から文部科学省の再生医療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」の共同研究拠点課題の一つである『iPS細胞を用いた遺伝性心筋疾患の病態解明および治療法開発』(代表研究者・小室一成)の協力研究機関に指定され、同プロジェクトとの連携も取りながら活動した。
3. 新たな原因遺伝子と遺伝的修飾因子の同定
家族集積性を認めるが変異が同定されていない先天性LQTS、Brugada症候群、PCCD、ERS患者において次世代シーケンサを用いたExome解析を施行し、PCCDの2家系で、原因遺伝子候補として結合織関連遺伝子X,Yを同定した。また、既報の原因遺伝子変異が同定されない先天性LQTS家系でも、新規の原因遺伝子候補が同定され、変異として妥当性を検討中である 。さらに、GWASを用い、Brugada症候群で新規の原因遺伝子候補としてSCN10AとHEY2を同定した。

結論

遺伝性不整脈疾患の遺伝子診断を施行し、遺伝情報と臨床情報を含むデータベースを蓄積した。先天性LQTS、Brugada症候群などの患者からiPS細胞由来心筋細胞を作製し、不整脈発生機序を証明した。先天性LQTS、Brugada症候群、PCCD、ERS患者では、Exome解析を施行し、新規の原因遺伝子候補が同定した。また、Brugada症候群でGWASを施行し、新規の原因遺伝子候補としてSCN10AとHEY2を同定した。

公開日・更新日

• 公開日: 2015-06-30
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 201324071B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: 遺伝性不整脈疾患の遺伝子基盤に基づいた病態解明と診断・治療法の開発に関する研究
• 研究課題名（英字）: -
• 課題番号: H24-難治等（難）-一般-033
• 研究年度: 平成25(2013)年度
• 研究代表者(所属機関): 清水 渉(日本医科大学 大学院医学研究科)

研究分担者(所属機関)

• 堀江　稔(滋賀医科大学　内科学講座（循環器・呼吸器）)
• 青沼　和隆(筑波大学　医学医療系)
• 蒔田　直昌(長崎大学大学院　医歯薬学総合研究科)
• 萩原　誠久(東京女子医科大学　循環器内科)
• 福田　恵一(慶應義塾大学　循環器内科)
• 吉永　正夫(国立病院機構鹿児島医療センター　小児科)
• 堀米　仁志(筑波大学　医学医療系)
• 住友　直方(日本大学医学部　小児科学)
• 田中　敏博(東京医科歯科大学　疾患バイオリソースセンター)
• 森田　宏(岡山大学大学院　医歯薬学総合研究科)
• 牧山　武(京都大学大学院　医学研究科)
• 渡部　裕(新潟大学医歯学総合病院　循環器内科)
• 林　研至(金沢大学大学院　医歯保健研究域医学系)
• 鎌倉　史郎(国立循環器病研究センター　臨床検査部)
• 白石　公(国立循環器病研究センター　小児循環器部)
• 宮本　恵宏(国立循環器病研究センター　予防健診部)
• 相庭　武司(国立循環器病研究センター　心臓血管内科)
• 関根　章博(国立循環器病研究センター　ゲノム遺伝学)
• 中野　由紀子(広島大学　医歯薬学総合研究科)
• 宮内　靖史(日本医科大学　大学院医学研究科)

• 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

1．遺伝性不整脈疾患で遺伝子診断を施行し、遺伝情報と臨床情報との関連を検討し、遺伝子基盤に基づいた患者管理と治療法を開発する。
2．遺伝性不整脈疾患患者からiPS細胞由来心筋細胞を作製し、その機能解析を行うことにより、患者ごとのテーラーメイド治療や新たな病態解明をめざす。
3．次世代シーケンサを用いた網羅的全ゲノム解析・全エクソン(Exome)解析、ゲノムワイド関連解析(GWAS)などの最新の方法を用いて、新たな原因遺伝子の同定や各疾患の発症に関与する遺伝的修飾因子を同定する。

研究方法

臨床的に診断の確定した、先天性QT延長症候群(LQTS)、Brugada症候群、進行性心臓伝導障害(PCCD)、家族性徐脈症候群、カテコラミン誘発性多形性心室頻拍(CPVT)、QT短縮症候群(SQTS)、早期再分極症候群(ERS)、特発性心室細動(IVF)、心房細動(AF)を対象とした。
1. 遺伝子変異、多型の同定
患者から同意を得た後に、遺伝子異常同定法(direct sequence法)を用いて、異常塩基の同定を行いアミノ酸変化を確認した。
2. 電気生理学的機能解析、疾患モデル、iPS細胞由来心筋細胞を用いた致死性不整脈の発生機序解明
通常のパッチクランプ法を用いた遺伝子変異機能解析とともに、遺伝性不整脈患者の皮膚線維芽細胞や血液細胞よりiPS細胞由来心筋細胞を作製し、機能解析を行った。
3. 次世代シーケンサを用いた新たな原因遺伝子と遺伝的修飾因子の同定
家族集積性を認めるが変異が同定されていない遺伝性不整脈家系について、Exome解析により塩基配列を同定し、(1)未知の原因遺伝子、(2)各疾患の発症に関与する遺伝的修飾因子を探求した。また、遺伝性不整脈疾患群と対照群でGWASを施行し、未知の原因遺伝子を探求した。

結果と考察

1. 遺伝子変異、多型の同定と遺伝的基盤に基づいた病態解明や診断・治療法の開発
先天性LQTS患者では、2年間の症例登録により1123例の世界的にも最大規模のデータベースとなり、遺伝子型・遺伝子変異部位別のリスク階層化や最適な治療法について報告した。また、Brugada症候群500例、胎児・新生児期・小児期の先天性LQTS 221例、PCCD78例、家族性徐脈症候群73例、CPVT80例、SQTS12例 、ERS54例、IVF83例、AF120例のデータベースとなり、国内外の多施設共同研究により遺伝情報と臨床情報との関連を詳細に検討した。清水と堀江は、遺伝性不整脈の国際診断基準・治療のExpert Consensus Statement作成メンバーに選出され、Statementは3大陸の不整脈学会誌 (Heart Rhythm、Europace、J Arrhythmia) に掲載された。また、「日本循環器学会の「QT延長症候群(先天性・二次性)とBrugada症候群の診療に関するガイドライン2013年度改訂版作成班」を作成し、2014年に公開予定である。
2. iPS細胞由来心筋細胞を用いた致死性不整脈の病態解明と新しい治療法の開発
2年間で、先天性LQTS 7例、Brugada症候群 1例、先天性LQTS/Brugada合併 1例、PCCD 2例、CPVT 2例、ERS 2名の計15例の患者から作製したiPS細胞由来心筋細胞の機能解析を行い、不整脈発生機序を証明した。本研究班は、H24年度から文部科学省の再生医療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」の共同研究拠点課題の一つである『iPS細胞を用いた遺伝性心筋疾患の病態解明および治療法開発』(代表研究者・小室一成)の協力研究機関に指定され、連携も取りながら活動した。
3. 新たな原因遺伝子と遺伝的修飾因子の同定
家族集積性を認めるが変異が同定されない先天性LQTS、Brugada症候群、PCCD、ERS患者においてExome解析を施行し、PCCDの2家系で、原因遺伝子候補として結合織関連遺伝子X,Yを同定した。また、既報の原因遺伝子変異が同定されない先天性LQTS家系でも、新規の原因遺伝子候補が同定され、変異として妥当性を検討中である 。さらに、GWASを用い、Brugada症候群で新規の原因遺伝子候補としてSCN10AとHEY2を同定した。

結論

遺伝性不整脈疾患の遺伝子診断を施行し、遺伝情報と臨床情報を含むデータベースを蓄積した。先天性LQTS、Brugada症候群などの患者からiPS細胞由来心筋細胞を作製し、不整脈発生機序を証明した。先天性LQTS、Brugada症候群、PCCD、ERS患者では、Exome解析を施行し、新規の原因遺伝子候補が同定した。また、Brugada症候群でGWASを施行し、新規の原因遺伝子候補としてSCN10AとHEY2を同定した。

公開日・更新日

• 公開日: 2015-06-30
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 201324071C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: 国内14施設の多施設前向きコホート研究で、415例のBrugada症候群発端者をSCN5A変異の有無により長期予後(平均72ヶ月)を検討した。SCN5A変異は60例(14%)に認め、355例(86%)には認めなかった。SCN5A(+)群では有意にP波幅、QRS時間の延長を認めた。SCN5A(+)群で有意に致死性不整脈イベントを多く認めた(13例(22%)vs.49例(14%))。この内容は、米国心臓病学会に掲載された（Yamagata K,Shimizu W,et al.Circulation.135(23):2255-2270,2017）。
• 臨床的観点からの成果: Brugada症候群は、夜間睡眠中または安静時に心室細動を発症し突然死の原因となる疾患で、青壮年男性が夜間に突然死する「ポックリ病」の少なくとも一部に関与する。今回、Brugada症候群発端者において致死性不整脈イベントを予測するためにSCN5A遺伝子変異の有無を調べることの重要性が明らかとなり、社会的損失が大きい青壮年男性の突然死を予防する植込み型除細動器(ICD)を植え込むべき症例を検討する際の有用なエビデンスを示した。
• ガイドライン等の開発: Brugada症候群の多施設前向きコホート研究の研究成果は、日本循環器学会の「遺伝性不整脈の診療に関するガイドライン」(2017年度改訂版)のBrugada症候群の項に反映された。
• その他行政的観点からの成果: 2006年年以来継続いている本難治性疾患研究班のこれまでの実績により、遺伝性不整脈の代表的疾患である先天性QT延長症候群患者に対する遺伝子診断は、平成20年4月1日付で保険診療が承認されているが、Brugada症候群、カテコラミン誘発多形性心室頻拍などの遺伝性不整脈疾患でも保険診療化を目指している。
• その他のインパクト: 1.「きょうの健康」『忍び寄る！心臓突然死を防ぐ』 清水 渉, NHK Eテレ出演 ; 2017年 4/3(月)～4/6(木) 8:30～8:45PM 4夜連続放送; ① 突然死はなぜ起こる？ ② 若年・中年を襲う突然死 (Brugada他) ③ 心筋症による突然死 ④ 突然死を防げ ＝AEDなどの実演あり＝; 2.Brugada症候群の多施設前向きコホート研究の研究成果は、2017年5/2の朝日新聞夕刊、5/22の日本経済新聞朝刊に掲載された。

発表件数

• 原著論文（和文）: 0件
• 原著論文（英文等）: 17件
• その他論文(和文): 0件
• その他論文(英文等): 2件
• 学会発表(国内学会): 20件
• 学会発表(国際学会等): 11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): 2件
• その他成果(普及・啓発活動): 3件

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）

• 原著論文1: Yamagata K, Horie M, Shimizu W, et al; Genotype-phenotype correlation of SCN5A mutation for clinical and electrocardiographic characteristics of probands with Brugada Syndrome: A Japanese multicenter registry. ; Circulation , 135 (23) , 2255-2270 (2017)
• 原著論文2: Antzelevitch C, Yan GX, Shimizu W, et al; J-Wave syndromes expert consensus conference report: Emerging concepts and gaps in knowledge.; Europace , 19 (4) , 665-694 (2017)
• 原著論文3: Ishibashi K, Aiba T, Shimizu W, et al; Arrhythmia risk and β-blocker therapy in pregnant women with long QT syndrome.; Heart (2017)
• 原著論文4: Kimura Y, Aiba T, Shimizu W, et al; IRX3 variant as a modifier of Brugada syndrome with frequent ventricular fibrillation.; HeartRhythm Case Rep , 2 (6) , 465-468 (2017)
• 原著論文5: Kamakura T, Wada M, Shimizu W, et al; Differences in the onset mode of ventricular tachyarrhythmia between patients with J wave in anterior leads and those with J wave in inferolateral leads..; Heart Rhythm , 14 (4) , 553-561 (2017)
• 原著論文6: Ichikawa M, Aiba T, Shimizu W, et al; Phenotypic variability of ANK2 mutations in patients with inherited primary arrhythmia syndromes.; Circ J , 8 (12) , 2435-2442 (2016)
• 原著論文7: Mahati E, Li P, Shimizu W, et al; M3 muscarinic receptor signaling stabilizes a novel mutant human ether-a-Go-Go-related gene channel protein via phosphorylation of heat shock factor 1 in transfected cells.; Circ J , 8 (12) , 2443-2452 (2016)
• 原著論文8: Kondo T, Hisatome I, Shimizu W, et al; Characterization of the novel mutant A78T-HERG from a long QT syndrome type 2 patient: Instability of the mutant protein and stabilization by heat shock factor 1. ; J Arrhythm , 32 (5) , 433-440 (2016)
• 原著論文9: Yagihara N, Watanabe H, Shimizu W, et al; Variants in the SCN5A promoter associated with various arrhythmia phenotypes.; J Am Heart Assoc , 5 (9) (2016)
• 原著論文10: Wilde AA, Moss AJ, Kaufman ES, Shimizu W, et al; Clinical aspects of type 3 long QT syndrome: An international multicenter study.; Circulation , 134 (12) , 872-882 (2016)
• 原著論文11: Kawata H, Ohno S, Shimizu W, et al; Catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia (CPVT) associated with ryanodine receptor (RyR2) gene mutations - Long-term prognosis after initiation of medical treatment.; Circ J , 80 (9) , 1907-1915 (2016)
• 原著論文12: Taniguchi Y, Miyazaki A, Shimizu W, et al; Prominent QTc prolongation in a patient with a rare variant in the cardiac ryanodine receptor gene.; Heart Vessels , Epub (2016)
• 原著論文13: Itoh H, Crotti L, Shimizu W, et al; The genetics underlying acquired long QT syndrome: impact for genetic screening.; Eur Heart J , 37 (18) , 1456-1464 (2016)
• 原著論文14: Itoh H, Berthet M, Shimizu W, et al; Asymmetry of parental origin in long QT syndrome: preferential maternal transmission of KCNQ1 variants linked to channel dysfunction.; Eur J Hum Genet , 24 (8) , 1160-1166 (2016)
• 原著論文15: Koizumi A, Sasano T, Shimizu W, et al; Genetic defects in a His-Purkinje system transcription factor, IRX3, cause lethal cardiac arrhythmias.; Eur Heart J , 37 (18) , 1469-1475 (2016)
• 原著論文16: Kamakura T, Wada M, Shimizu W, et al; Significance of electrocardiogram recording in high intercostal spaces in patients with early repolarization syndrome.; Eur Heart J , 37 (7) , 630-637 (2016)
• 原著論文17: Funasako M, Aiba T, Shimizu W, et al; Pronounced shortening of QT interval with mexiletine infusion test in patients with type 3 congenital long QT syndrome.; Circ J , 80 (2) , 340-345 (2016)
• 原著論文18: Ruwald MH, Parks XX, Shimizu W, et al; Stop-codon and C-terminus nonsense mutations are associated with lower risk of cardiac events in Long QT Syndrome Type 1 patients.; Heart Rhythm , 13 (1) , 122-131 (2016)
• 原著論文19: Nakano Y, Shimizu W; Genetics of long-QT syndrome.; J Hum Genet , 61 (1) , 51-55 (2016)

公開日・更新日

• 公開日: 2014-06-04
• 更新日: 2017-06-05

収支報告書

• 文献番号: 201324071Z