新技術を用いた難治性疾患の高精度診断法の開発
研究課題情報
- 課題管理番号
- 22ek0109486h0003
- 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: 該当なし<対象とする疾患なし>
疾患領域: 難病 , 精神・神経疾患 , 成育
開発目的: 予防・健康 , 診断 , 治療 , 生活の質<QOL>
- タグ(2021)
研究の性格: 生命・病態解明等を目指す研究
開発フェーズ: 応用
承認上の分類: 薬機法分類非該当
対象疾患: 該当なし<対象とする疾患なし>
疾患領域: 難病 , 精神・神経疾患 , 成育
開発目的: 予防・健康 , 診断 , 治療 , 生活の質<QOL>
- タグ(2020)
研究の性格: 生命・病態解明等を目指す研究
開発フェーズ: 基礎的
承認上の分類: 薬機法分類非該当
対象疾患: 該当なし<対象とする疾患なし>
疾患領域: 難病
開発目的: 予防・健康 , 診断 , 治療 , 生活の質<QOL>
- 代表研究機関
- 公立大学法人横浜市立大学
- 研究代表者
(2022) 松本直通, 公立大学法人横浜市立大学, 大学院医学研究科 遺伝学 教授
(2021) 松本直通, 公立大学法人横浜市立大学, 大学院医学研究科 遺伝学 教授
(2020) 松本直通, 公立大学法人横浜市立大学, 大学院医学研究科 遺伝学 教授
- 研究期間
- 2020年度 - 2022年度
- 課題への総配分額
- 627,383 千円
- 研究概要(2022)
- 申請する本研究は、全エクソーム解析で未解決の症例に対して、新規技術を用いて遺伝的原因を解明する。この過程で新規責任遺伝子の同定や多様なゲノム構造異常等による新たな疾患発症メカニズムを解明する。新規技術要素として、ゲノム解析ではロングリード全ゲノムシーケンスや1分子DNAの高解像かつゲノム広域を物理的にカバーするハイデフィニション(HD)マッピング、トランスクリプトーム解析ではロングリードでアイソフォームシーケンス、ショートリードではRNA-seq、エピゲノム解析ではロングリード全ゲノム解析データを利用したDNAメチレーション解析をカバーする。
- 研究概要(2021)
- 申請する本研究は、全エクソーム解析で未解決の症例に対して、新規技術を用いて遺伝的原因を解明する。この過程で新規責任遺伝子の同定や多様なゲノム構造異常等による新たな疾患発症メカニズムを解明する。新規技術要素として、ゲノム解析ではロングリード全ゲノムシーケンスや1分子DNAの高解像かつゲノム広域を物理的にカバーするハイデフィニション(HD)マッピング、トランスクリプトーム解析ではロングリードでアイソフォームシーケンス、ショートリードではRNA-seq、エピゲノム解析ではロングリード全ゲノム解析データを利用したDNAメチレーション解析をカバーする。
- 研究概要(2020)
- 申請する本研究は、全エクソーム解析で未解決の症例に対して、新規技術を用いて遺伝的原因を解明する。この過程で新規責任遺伝子の同定や多様なゲノム構造異常等による新たな疾患発症メカニズムを解明する。新規技術要素として、ゲノム解析ではロングリード全ゲノムシーケンスや1分子DNAの高解像かつゲノム広域を物理的にカバーするハイデフィニション(HD)マッピング、トランスクリプトーム解析ではロングリードでアイソフォームシーケンス、ショートリードではRNA-seq、エピゲノム解析ではロングリード全ゲノム解析データを利用したDNAメチレーション解析をカバーする。体細胞モザイク変異が想定される場合、分子バーコードディープシーケンスを行う。
研究成果情報
2022
2021
2020
成果の概要
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研究開始日(R4年4月1日)より現在(R5年3月31日)まで希少難病関連の1567サンプルを受領し、812サンプルの全エクソーム解析を施行した。ロングリード全ゲノムシーケンスは193サンプル施工した。本年度研究期間内にショートリードシーケンサーを用いて世界に先駆け、以下の5疾患の遺伝的原因を明らかにし、研究期間の最終年度(3年目)として順調に推移した。
・CANVAS:RFC1複合ヘテロ接合性リピート伸長によるリピート病の証明(Brain 2022)
・進行性核上性麻痺:Filamin A増幅(Sci Adv 2022)
・末梢神経過興奮症候群:LGI変異(Am J Hum Genet 2022)
・小頭症・低身長・心臓異常・貧血を呈する疾患:SLF2とSMC5変異(Nat Commun 2022)
・神経退行・進行性痙性麻痺:SNAPC4変異(Am J Hum Genet 2023)
ショートリードでは、Cornelia de Lange症候群(CdLS)、Coffin-Siris症候群、Kabuki症候群の症例由来の株化リンパ芽球を用いてRNA seqを行い、特にCdLSに於いてtranscript異常から病的変異を見出す系を確立し、スプライス異常を来すdeep intron変異を同定した(Genomics 2022)。ロングリードシーケンサーではdry手法で領域を指定してターゲットシーケンスするセレクティブシーケンス法を確立、ヒトで知られている全リピート病(59疾患)を80時間で完了する迅速スクリーニング系を開発した(npj Genom Med 2022)。エピゲノム解析においてはロングリードシーケンスデータから5メチルシトシンを検出する新たなソフトウェアMethylstatを確立し、ONT社のロングリードデータのメチル化解析を確立し、加えてPacBio社のHiFiロングリードデータにおいても5メチルシトシンを高精度に検出できる系を確立、両ロングリードプラットフォームでも高い一致率を確認した。この検出系を用いてBeckwith-Wiedemann症候群のゲノムメチル化の検討が進行している。最終年度にoptical genome mappingの解析機器Saphyrを導入し、既にロングリードシーケンサー等でゲノム構造異常が明らかな症例をポジティブコントロールとして解析し、基本的な構造異常はほぼ漏れなく検出することが確認でき、今後の網羅的ゲノム構造異常の解析が加速することが期待される。
・CANVAS:RFC1複合ヘテロ接合性リピート伸長によるリピート病の証明(Brain 2022)
・進行性核上性麻痺:Filamin A増幅(Sci Adv 2022)
・末梢神経過興奮症候群:LGI変異(Am J Hum Genet 2022)
・小頭症・低身長・心臓異常・貧血を呈する疾患:SLF2とSMC5変異(Nat Commun 2022)
・神経退行・進行性痙性麻痺:SNAPC4変異(Am J Hum Genet 2023)
ショートリードでは、Cornelia de Lange症候群(CdLS)、Coffin-Siris症候群、Kabuki症候群の症例由来の株化リンパ芽球を用いてRNA seqを行い、特にCdLSに於いてtranscript異常から病的変異を見出す系を確立し、スプライス異常を来すdeep intron変異を同定した(Genomics 2022)。ロングリードシーケンサーではdry手法で領域を指定してターゲットシーケンスするセレクティブシーケンス法を確立、ヒトで知られている全リピート病(59疾患)を80時間で完了する迅速スクリーニング系を開発した(npj Genom Med 2022)。エピゲノム解析においてはロングリードシーケンスデータから5メチルシトシンを検出する新たなソフトウェアMethylstatを確立し、ONT社のロングリードデータのメチル化解析を確立し、加えてPacBio社のHiFiロングリードデータにおいても5メチルシトシンを高精度に検出できる系を確立、両ロングリードプラットフォームでも高い一致率を確認した。この検出系を用いてBeckwith-Wiedemann症候群のゲノムメチル化の検討が進行している。最終年度にoptical genome mappingの解析機器Saphyrを導入し、既にロングリードシーケンサー等でゲノム構造異常が明らかな症例をポジティブコントロールとして解析し、基本的な構造異常はほぼ漏れなく検出することが確認でき、今後の網羅的ゲノム構造異常の解析が加速することが期待される。
学会誌・雑誌等における論文一覧
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1. Matsumoto H, Asano T, Tsuchida N, Maeda A, Yoshida S, Yokose K, Fujita Y, Temmoku J, Matsuoka N, Yashiro-Furuya M, Sato S, Irie K, Norikawa N, Yamamoto T, Endo M, Fukuchi K, Ohkawara H, Ikezoe T, Uchiyama Y, Kirino Y, Matsumoto N, Watanabe H, Migita K*. Behçet's disease with a somatic UBA1 variant: Expanding spectrum of autoinflammatory phenotypes of VEXAS syndrome. Clin Immunol. 2022 May;238:108996. doi: 10.1016/j.clim.2022.108996. Epub 2022 Apr 7. PMID: 35398520
2. Hamanaka K*, Miyake N, Mizuguchi T, Miyatake S, Uchiyama Y, Tsuchida N, Sekiguchi F, Mitsuhashi S, Tsurusaki Y, Nakashima M, Saitsu H, Yamada K, Sakamoto M, Fukuda H, Ohori S, Saida K, Itai T, Azuma Y, Koshimizu E, Fujita A, Erturk B, Hiraki Y, Ch'ng GS, Kato M, Okamoto N, Takata A*, Matsumoto N* (*: co-corresponding). Large-scale discovery of novel neurodevelopmental disorder-related genes through a unified analysis of single-nucleotide and copy number variants. Genome Med. 2022 Apr 26;14(1):40. doi: 10.1186/s13073-022-01042-w. PMID: 35468861
3. Saida K, Chong PF, Yamaguchi A, Saito N, Ikehara H, Koshimizu E, Miyata R, Ishiko A, Nakamura K, Ohnishi H, Fujioka K, Sakakibara T, Asada H, Ogawa K, Kudo K, Ohashi E, Kawai M, Abe Y, Tsuchida N, Uchiyama Y, Hamanaka K, Fujita A, Mizuguchi T, Miyatake S, Miyake N, Kato M, Kira R, Matsumoto N*. Monogenic causes of pigmentary mosaicism. Hum Genet. 2022 Nov;141(11):1771-1784. doi: 10.1007/s00439-022-02437-w. Epub 2022 May 3. PMID:35503477
4. Okazaki T*, Kawaguchi T, Saiki Y, Aoki C, Kasagi N, Adachi K, Saida K, Matsumoto N, Nanba E, Maegaki Y. Clinical course of a Japanese patient with developmental delay linked to a small 6q16.1 deletion. Hum Genome Var. 2022 May 17;9(1):14. doi: 10.1038/s41439-022-00194-w. PMID: 35581197
5. Duong NT, Anh LTL, Sau NH, Anh NB, Miyake N, Van Hai N, Matsumoto N*. A rare homozygous missense mutation of COL7A1 in a Vietnamese family. Hum Genome Var. 2022 May 17;9(1):13. doi: 10.1038/s41439-022-00192-y. PMID: 35581191
6. Jung NY*, Lee HJ, Mizuguchi T, Matsumoto N. Genetic and imaging characteristics of a family with neuronal intranuclear inclusion disease. J Clin Neurol. 2022 May;18(3):358-360. doi: 10.3988/jcn.2022.18.3.358. PMID: 35589323 No abstract available.
7. Yoshida S, Amamoto M, Takahashi T, Tomita I, Yuge K, Hara M, Iwama K, Matsumoto N, Matsuishi T*. Perampanel markedly improved clinical seizures in a patient with a Rett-like phenotype and 960-kb deletion on chromosome 9q34.11 including the STXBP1. Clin Case Rep. 2022 May 15;10(5):e05811. doi: 10.1002/ccr3.5811. eCollection 2022 May. PMID: 35600024 Free PMC article.
8. Tsujikawa K, Hamanaka K, Riku Y, Hattori Y, Hara N, Iguchi Y, Ishigaki S, Hashizume A, Miyatake S, Mitsuhashi S, Miyazaki Y, Kataoka M, Jiayi L, Yasui K, Kuru S, Koike H, Kobayashi K, Sahara N, Ozaki N, Yoshida M, Kakita A, Saito Y, Iwasaki Y, Miyashita A, Iwatsubo T; Japanese Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative (J-ADNI), Ikeuchi T; Japanese Longitudinal Biomarker Study in PSP and CBD (JALPAC) Consortium, Miyata T, Sobue G, Matsumoto N, Sahashi K, Katsuno M*. Actin-binding protein filamin-A drives tau aggregation n and contributes to progressive supranuclear palsy pathology. Sci Adv. 2022 May 27;8(21):eabm5029. doi: 10.1126/sciadv.abm5029. Epub 2022 May 25. PMID: 35613261
9. Kishimoto K, Nabatame S* (*: correspondence)), Kagitani-Shimono K, Kato M, Tohyama J, Nakashima M, Matsumoto N, Ozono K. Ketogenic diet for focal epilepsy with SPTAN1 encephalopathy. Epileptic Disord. 2022 Aug 1;24(4):726-728. doi: 10.1684/epd.2022.1441. PMID: 35925050
10. Duong NT, Anh NP, Bac ND, Quang LB, Miyake N, Van Hai N, Matsumoto N*. Whole-exome sequencing revealed a novel ERCC6 variant in a Vietnamese patient with Cockayne syndrome. Hum Genome Var. 2022 Jun 6;9(1):21. doi: 10.1038/s41439-022-00200-1. PMID: 35668072
学会・シンポジウム等における口頭・ポスター
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1. 「難病ゲノム解析:到達点とその先へ」, 松本直通, @佐賀大学, 2022年5月12日, 国内・口頭
国内 / 口頭
2. 「HiFiシーケンシングを用いた疾患ゲノム解析」松本直通, @PacBioユーザーグループミーティング(オンライン開催), 2022年5月17日, 国内, 口頭
国内 / 口頭
3. 「ロングリードシーケンシングを用いた疾患ゲノム解析」, 松本直通, 63回日本神経学会学術集会・シンポジウム32, 2022年5月21日, 国内, 口頭
国内 / 口頭
4. 「難病ゲノム解析:到達点とその先へ」松本直通, 浜松医科大学(大学院講義), 2022年5月27日, 国内, 口頭
国内 / 口頭
5. 「ロングリード技術で一変する神経疾患解析」, 松本直通(シンポジスト), 第63回日本神経病理学会総会学術研究会@京都府立京都学・暦彩舘, 2022年6月25日, 国内, 口頭
国内 / 口頭
6. 「神経科学研究とニューロパソミクス」, 松本直通, 第63回日本神経病理学会総会学術研究会(シンポジウム3)@京都府立京都学・暦彩舘, 2022年6月25日, 国内, 口頭
国内 / 口頭
7. "NGS analysis of genetic diseases: from short to long" Naomichi Matsumoto, IFCC worldlab Seoul 2022 (24th international congress of clinical chemistry and laboratory medicine & 16th Asia-Pacific congress of clinical biochemistry)・Plenary 4 @ Coex, Seoul, Korea (participation by WEB), 30th June, 2022, 海外, 口頭
国外 / 口頭
8. "Rare disease genomics: our experiences" Naomichi Matsumoto, Foreign Expert Seminar: Genetic study in rare diseases in Japan:@Peking Union Medical College (Web), 5th July, 2022, 海外, 口頭
国外 / 口頭
9. 「ロングリードシーケンシングの最近の進歩」松本直通, IRUDワークショップ@オンライン開催, 2022年7月22日, 国内, 口頭
国内 / 口頭
10. 「希少疾患の遺伝学的アプローチ:未解決症例への取り組みと医療倫理」松本直通, 第74回日本産婦人科学会学術講演会医療倫理講習会@福岡国際会議場, 2022年8月6日, 国内, 口頭
国内 / 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. 「骨形成不全症の遺伝子診断-我が国の現状」,池川志郎,骨形成不全症協会 骨関節難病オンライン講演, 2022年4月24日,国内,口頭(Web)
国内