従来のゲノム解析で診断困難な原発性免疫不全症患者の診断法の開発
研究課題情報
- 課題管理番号
- 22ek0109480h0003
- 統合プロジェクト(二期)
ゲノム・データ基盤プロジェクト<第二期>
- 事業名
難治性疾患実用化研究事業
- タグ(2022)
研究の性格: 生命・病態解明等を目指す研究
開発フェーズ: 該当なし
承認上の分類: 薬機法分類非該当
対象疾患: その他
疾患領域: 難病 , 成育 , 感染症
開発目的: 診断
- タグ(2021)
研究の性格: 新規診断法・検査法・検査体制の開発、確立、検証<診断薬・診断機器開発は除く>
対象疾患: その他
疾患領域: 難病 , 成育 , 感染症
開発目的: 診断
- タグ(2020)
研究の性格: 医療技術・標準治療法の確立等につながる研究<診療の質を高めるためのエビデンス構築<診療ガイドライン作成等>を含む>
開発フェーズ: 観察研究等
承認上の分類: 薬機法分類非該当
対象疾患: その他
疾患領域: 難病
開発目的: 治療
- 代表研究機関
- 国立大学法人広島大学
- 研究代表者
(2022) 岡田賢, 国立大学法人広島大学, 大学院医系科学研究科 小児科学 教授
(2021) 岡田賢, 国立大学法人広島大学, 大学院医系科学研究科 小児科学 教授
(2020) 岡田賢, 国立大学法人広島大学, 大学院医系科学研究科 小児科学 教授
- 研究期間
- 2020年度 - 2022年度
- 課題への総配分額
- 52,380 千円
- 研究概要(2022)
- 遺伝子パネル解析、全エクソーム解析などの網羅的ゲノム解析で未診断の原発性免疫不全症(PID)患者を診断するために、PIDの既知遺伝子を含む533遺伝子を対象としたターゲットRNA-Seq解析、網羅的プロテオーム解析、全ゲノム解析を組み合わせた精査を継続する。さらに、解析で同定した変異の病的意義を明確化し、正確な情報に基づいた診断の確定、有害変異同定率の検証を行う。これまでの検討で、疾患原性と考えられる遺伝子変異が複数同定されており、機能解析を行うことにより、それらが持つ病的意義を明らかにする。一連の検討により、PID患者の診断率向上を達成するとともに、遺伝子発現解析で新たに有害変異が同定されるPID患者の頻度を明らかにする。最終年度であり、本研究で得られた成果の論文報告も行う。
- 研究概要(2021)
- 遺伝子パネル解析、全エクソーム解析などの網羅的ゲノム解析で未診断の原発性免疫不全症(PID)患者を診断するために、PIDの既知遺伝子を含む533遺伝子を対象としたターゲットRNA-Seq解析、網羅的プロテオーム解析、全ゲノム解析を組み合わせた精査を行う。さらに、解析で同定した変異の病的意義を明確化し、正確な情報に基づいた診断の確定、有害変異同定率の検証を行う。これまでの検討で、疾患原性と考えられる遺伝子変異が複数同定されており、機能解析を行うことにより、それらが持つ病的意義を明らかにする。一連の検討により、PID患者の診断率向上を達成するとともに、遺伝子発現解析で新たに有害変異が同定されるPID患者の頻度を明らかにする。
- 研究概要(2020)
- 原発性免疫不全症(PID)患者における責任遺伝子の同定は、患者の診断確定に寄与するのみならず、治療法の選択、予後の推定に重要な役割を果たす。一方で、エクソーム解析(WES)による網羅的遺伝子解析を行っても約70%のPID患者は未診断あり、これらの未診断PID患者をいかにして診断するかが『解決すべきクリニカルクエスチョン』である。遺伝子パネル解析、全エクソーム解析(WES)などのゲノム解析で未診断のPID患者を診断するために、PIDの既知遺伝子を含む533遺伝子を対象としたターゲットRNA-Seq解析を実施する。さらに、同定した変異の病的意義を明確化し、正確な情報に基づいた診断の確定、有害変異同定率の検証を行う。これにより、PID患者の診断率向上を達成するとともに、遺伝子発現解析で新たに有害変異が同定される患者頻度を明らかにする。
研究成果情報
2022
2021
2020
成果の概要
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2022年度は、これまでの解析で得たオミックス解析データの統合解析を行った。未診断の免疫不全症(IEI)患者81名のオミックス解析により、6例(8%)で責任遺伝子が同定された。得られた成果は、オミックス解析が未診断IEI患者の診断率向上に有用であることを示す成果として論文報告した(Sakura F, et al. PNAS Nexus., 2023)。一連の解析を進めるなかで、IEIに関連する遺伝子群の半数以上でタンパクとmRNAの発現量に不一致が存在することが判明し、プロテオーム解析の精度向上が診断率向上に必須と判断した。詳細なデータ解析により、赤血球タンパクの混入がプロテオーム解析に影響を及ぼすことが判明し、白血球共通抗原(CD45)で純化した白血球を解析対象とすることで、赤血球タンパクの混入を最小化を図った。その結果、タンパク解析の精度の飛躍的な向上を実現することができた。今後、未診断のIEI患者を対象にCD45純化白血球を用いたオミックス解析を行い、診断率向上を図る予定である。
オミックス解析によるIEI患者の診断率向上と並行して、同定した遺伝子変異の機能解析に基づくIEIの病態解析にも取り組んだ。その結果、RELA遺伝子にヘテロ接合性変異を有するIEI患者を5例同定することに成功した。これらの患者は、従来のRELA半量不全患者と比較して重症であり、インターフェロン過剰状態が重症化に関与していることが判明した。同定したRELA変異は、野生型RELAに対して優性阻害効果を示し、従来の半量不全変異よりもNFkBシグナル伝達に対する負の影響が大きいことが詳細な機能解析により判明した。一連の解析で得られた結果は、『RELA優性阻害変異によるIEI』という新規の疾患概念として論文投稿中である。
並行して、STAT1機能獲得型変異によるIEIの病態解析にも取り組んだ。STAT1機能獲得型変異は、脱リン酸化酵素による脱リン酸化に抵抗性を示し、その結果、過剰なリン酸化を来すことを示す基礎的結果を得た。現在、得られた成果の検証作業を行うとともに論文執筆中である。
オミックス解析によるIEI患者の診断率向上と並行して、同定した遺伝子変異の機能解析に基づくIEIの病態解析にも取り組んだ。その結果、RELA遺伝子にヘテロ接合性変異を有するIEI患者を5例同定することに成功した。これらの患者は、従来のRELA半量不全患者と比較して重症であり、インターフェロン過剰状態が重症化に関与していることが判明した。同定したRELA変異は、野生型RELAに対して優性阻害効果を示し、従来の半量不全変異よりもNFkBシグナル伝達に対する負の影響が大きいことが詳細な機能解析により判明した。一連の解析で得られた結果は、『RELA優性阻害変異によるIEI』という新規の疾患概念として論文投稿中である。
並行して、STAT1機能獲得型変異によるIEIの病態解析にも取り組んだ。STAT1機能獲得型変異は、脱リン酸化酵素による脱リン酸化に抵抗性を示し、その結果、過剰なリン酸化を来すことを示す基礎的結果を得た。現在、得られた成果の検証作業を行うとともに論文執筆中である。
学会誌・雑誌等における論文一覧
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1. Sakura F, Noma K, Asano T, Tanita K, Toyofuku E, Kato K, Tsumura M, Nihira H, Izawa K, Mitsui-Sekinaka K, Konno R, Kawashima Y, Mizoguchi Y, Karakawa S, Hayakawa S, Kawaguchi H, Imai K, Nonoyama S, Yasumi T, Ohnishi H, Kanegane H, Ohara O, Okada S (corresponding author). A complementary approach for genetic diagnosis of inborn errors of immunity using proteogenomic analysis. PNAS Nexus., 2023, pgad104, doi:10.1093/pnasnexus/pgad104
2. Arango-Franco CA, Pelham S, Seeleuthner Y, Pochon M, Ata MMA, Al Ali F, Migaud M, Soudée C, Kochetkov T, Molitor A, Carapito R, Bahram S, Boisson B, Fieschi C, Mansouri D, Marr N, Okada S, Shahrooei M, Parvaneh N, Chavoshzadeh Z, Cobat A, Bogunovic D, Abel L, Tangye SG, Ma CS, Béziat V, Sallusto F, Boisson-Dupuis S, Bustamante J, Casanova JL, Puel A.Human IL-23 is essential for IFN-γ–dependent immunity to mycobacteria. Sci Immunol. 2023, 8(80), eabq5204, doi:10.1126/sciimmunol.abq5204
3. Ono R, Tsumura M, Shima S, Matsuda Y, Gotoh K, Miyata Y, Yoto Y, Tomomasa D, Utsumi T, Ohnishi H, Kato Z, Ishiwada N, Ishikawa A, Wada T, Uhara H, Nishikomori R, Hasegawa D, Okada S, Kanegane H.Novel STAT1 variants in Japanese patients with isolated Mendelian 3 susceptibility to mycobacterial diseases. J Clin Immunol., 2023, 43(2), 466-478, doi:10.1007/s10875-022-01396-1
4. Asano T, Utsumi T, Kagawa R, Karakawa S, Okada S (corresponding author). Inborn errors of immunity with loss- and gain-of-function germline mutations in STAT1. Clin Exp Immunol., 2022, uxac106, doi: 10.1093/cei/uxac106
5. Noma K, Mizoguchi Y, Tsumura M, Okada S (corresponding author). Mendelian susceptibility to mycobacterial diseases: state-of-the-art. Clin Microbiol Infect.2022, 28(11), 1429-1434, 10.1016/j.cmi.2022.03.004
6. Miyamoto T, Honda Y, Izawa K, Kanazawa N, Kadowaki S, Ohnishi H, Fujimoto M, Kambe N, Kase N, Shiba T, Nakagishi Y, Akizuki S, Murakami K, Bamba M, Nishida Y, Inui A, Fujisawa T, Nishida D, Iwata N, Otsubo Y, Ishimori S, Nishikori M, Tanizawa K, Nakamura T, Ueda T, Ohwada Y, Tsuyusaki Y, Shimizu M, Ebato T, Iwao K, Kubo A, Kawai T, Matsubayashi T, Miyazaki T, Kanayama T, Nishitani-Isa M, Nihira H, Abe J, Tanaka T, Hiejima E, Okada S, Ohara O, Saito MK, Takita J, Nishikomori R, Yasumi T.Assessment of type I interferon signatures in undifferentiated inflammatory diseases: A Japanese multicenter experience. 2022, 13, 905960, doi:10.3389/fimmu.2022.905960
7. Yang R, Avery DT, Jackson KJL, Ogishi M, Benhsaien I, Du L, Ye X, Han J, Rosain J, Peel JN, Alyanakian MA, Neven B, Winter S, Puel A, Boisson B, Payne KJ, Wong M, Russell AJ, Mizoguchi Y, Okada S, Uzel G, Goodnow CC, Latour S, El Bakkouri J, Bousfiha A, Preece K, Gray PE, Keller B, Warnatz K, Boisson-Dupuis S, Abel L, Pan-Hammarström Q, Bustamante J, Ma CS, Casanova JL, Tangye SG.Human T-bet governs the generation of a distinct subset of CD11chighCD21low B cells. 2022, 7(73), eabq3277, doi: 10.1126/sciimmunol.abq3277
8. García-García A, Pérez de Diego R, Flores C, Rinchai D, Solé-Violán J, Deyà-Martínez À, García-Solis B, Lorenzo-Salazar JM, Hernández-Brito E, Lanz AL, Moens L, Bucciol G, Almuqamam M, Domachowske JB, Colino E, Santos-Perez JL, Marco FM, Pignata C, Bousfiha A, Turvey SE, Bauer S, Haerynck F, Ocejo-Vinyals JG, Lendinez F, Prader S, Naumann-Bartsch N, Pachlopnik Schmid J, Biggs CM, Hildebrand K, Dreesman A, Cárdenes MÁ, Ailal F, Benhsaien I, Giardino G, Molina-Fuentes A, Fortuny C, Madhavarapu S, Conway DH, Prando C, Schidlowski L, Martínez de Saavedra Álvarez MT, Alfaro R, Rodríguez de Castro F; ESID Registry Working Party; COVID Human Genetic Effort; Meyts I, Hauck F, Puel A, Bastard P, Boisson B, Jouanguy E, Abel L, Cobat A, Zhang Q, Casanova JL, Alsina L, Rodríguez-Gallego C. Humans with inherited MyD88 and IRAK-4 deficiencies are predisposed to hypoxemic COVID-19 pneumonia. J Exp Med. 2023, 1;220(5):e20220170.
9. Imai K, Oh A, Morishita A, Inoue Y. Physician awareness and understanding of primary immunodeficiency disorders: a web-based study in Japan. Immunol Med. 2023, 46(1):45-57.
10. Morishita A, Yeh TW, Tomari K, Furuichi M, Kashimada K, Morio T, Takagi M, Imai K. Transient immune deficiency accompanied with homozygous CBL rare variant. Pediatr Int. 2023 Jan;65(1):e15439.
学会・シンポジウム等における口頭・ポスター
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1. Defective type I interferon in severe COVID-19. Satoshi Okada, JSPSAAE, 2023/2/18, Cairo, Oral.
国外 / 口頭
2. Mendelian susceptibility to mycobacterial diseases. Satoshi Okada, NTM Host Research Consortium International Workshop, 2023/1/14, 国内, 口頭.
国内 / 口頭
3. 宿主免疫の異常による様々な病態, 岡田 賢, 第55回 日本内分泌学会学術集会, 2022/11/1, 国内, 口頭.
国内 / 口頭
4. 感染症と戦う宿主免疫 ~新型コロナウイルス感染症を中心に~, 岡田 賢, 第33回日本小児科医会総会フォーラム, 2022/6/11, 国内, 口頭.
国内 / 口頭
5. 原発性免疫不全症における皮膚症状, 今井耕輔, 第46回日本小児皮膚科学会学術集会, 2022/07/03, 国内, 口頭.
国内 / 口頭
6. 免疫不全症スクリーニングのインパクト,今井耕輔,第45回日本小児遺伝学会学術集会, シンポジウム1「新生児スクリーニング:タンデムマス法とDNA検査の融合」, 2023/1/28, 国内, 口頭.
国内 / 口頭
7. Advanced therapies: The future of BMT in Asia. Hirokazu Kanegane. IPOPI 4th Regional Asian PID Meeting. 2022 Nov. 19. Luala Lumpur. Oral.
国外 / 口頭
8. Finding NEMO. Hirokazu Kanegane. The 1st National IEI Congress of China 2022. 2022 Nov. 12. Web. Oral.
不明 / 口頭
9. Hematopoietic stem cell transplantation for PID. Hirokazu Kanegane. 17th Congress of Asian Society for Pediatric Research (ASPR 2022). 2022 Sep 17. Web. Oral.
不明 / 口頭
10. B-Cell Deficient Japanese Girl with ZIP7 Deficiency Caused by Novel Compound Heterozygous Variants in SLC39A7. Hirokazu Kanegane. 13th International Congress of Immunodeficiency Diseases. 2022 April 24. Web. Oral.
不明 / 口頭
「国民との科学・技術対話社会」に対する取り組み
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1. 希少難病の「研究」から「検査」へ, 小原 收,かずさDNA研究所開所記念講演会 2022/10/22, 国内.
国内