リケラボ論文検索は、全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索できる論文検索サービスです。

リケラボ 全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索するならリケラボ論文検索大学・研究所にある論文を検索できる

リケラボ 全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索するならリケラボ論文検索大学・研究所にある論文を検索できる

大学・研究所にある論文を検索できる 「Whole-exome analysis of 177 pediatric patients with undiagnosed diseases」の論文概要。リケラボ論文検索は、全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索できる論文検索サービスです。

コピーが完了しました

URLをコピーしました

論文の公開元へ論文の公開元へ
書き出し

Whole-exome analysis of 177 pediatric patients with undiagnosed diseases

成田, 幸太郎 名古屋大学

2023.05.30

概要

主論文の要旨

Whole-exome analysis of 177 pediatric patients with
undiagnosed diseases
小児未診断疾患患者177例の全エクソーム解析

名古屋大学大学院医学系研究科
発育・加齢医学講座

健康社会医学専攻

小児科学分野

(指導:髙橋 義行
成田 幸太郎

教授)

【緒言】
通常の診療では診断が困難な未診断疾患の患者は現在でも多く存在する。近年、全
エクソーム解析(whole exome sequence; WES)が未診断疾患患者の遺伝子診断により一
層利用されている。WES では、一塩基変異(single nucleotide variant; SNV)だけでなく
コピー数変異(copy number variant; CNV)や片親性ダイソミー(uniparental disomy; UPD)
の検出も可能である。
日本医療研究開発機構の主導により未診断疾患イニシアチブ(Initiative on Rare and
Undiagnosed Diseases; IRUD)」が 2015 年に開始された。東海地区 IRUD(TOKAI-IRUD)
では、主治医、解析担当者、疾患領域専門家が出席する形で症例検討会を定期的に開
催し、各症例の詳細な検討を行っている。今回、TOKAI-IRUD に登録された未診断疾
患症例 177 症例の WES データについて、SNV、CNV、UPD の解析を行った結果を報
告する。
【対象及び方法】
対象は、2015 年から 2017 年に TOKAI-IRUD に登録され、過去に遺伝子解析を受け
たことがない未診断疾患症例 177 症例である。WES により得られた SNV について、
病原性の有無の評価を American College of Medical Genetics and Genomics(ACMG)が発
行したガイドラインに従って行った。更に、同解析データを用いて CNV 解析、UPD 解
析を実施した。登録された全症例について主治医を交えた症例検討会を開催し検討を
行った。また、解析により検出された DUOX2 の新規ミスセンスバリアント p.E520D
について、機能解析として過酸化水素産生能の比較を行った。
【結果】
ACMG ガイドラインに基づき、36 例(20%)で「pathogenic」に分類される SNV が同
定され、30 例(17%)で「likely pathogenic」に分類される SNV が同定された。CNV 解
析の結果、11 例(6.2%)で診断的な CNV が同定された。UPD 解析では 1 例(0.6%)で 15
番染色体長腕の全長に父親性 UPD が検出され、Angelman 症候群と診断した(図 1)。
Angelman 症候群と診断した症例は検体提出時 2 歳の男児である。家族歴は特記事項
なし。胎児 MRI にて脳梁欠損を疑う所見を認めた。在胎 39 週 2 日、体重 3584g、緊
急帝王切開で出生し、出生後呼吸障害にて入院管理を要した。新生児マススクリーニ
ングは陰性であった。出生後の MRI で両側側頭葉皮質形成異常、脳梁部分欠損、後頭
蓋窩くも膜嚢胞を認めた(図 2a)。経口摂取困難、反復性の誤嚥性肺炎があり、経管栄
養および気管切開術を受けた。さらに、先天性水腎症、先天性甲状腺機能低下症、胃
食道逆流症、発達遅延、てんかん、難聴、喉頭気管軟化症が認められた。診断確定の
ため、2 歳時に TOKAI-IRUD に検体が提出された。Angelman 症候群としては非典型的
な表現型を認めたことから追加の検討を行ったところ、DUOX2 に UPD によりホモ接
合性となった父由来の新規ミスセンスバリアント p.E520D を認めた(図 2b)。DUOX2
は 15 番染色体長腕に位置し、常染色体潜性遺伝形式をとる先天性甲状腺機能低下症

-1-

の原因遺伝子として知られている。当該バリアントについて ACMG ガイドラインに
よる評価を行ったところ、「uncertain significance」に該当した。
検出された DUOX2 の新規ミスセンスバリアント p.E520D の病原性を検証するため
に、HEK293 細胞に DUOX2(空ベクター ・野生型・バリアント型)と DUOXA2 を共発
現し過酸化水素産生能を比較した。その結果、E520D-DUOX2 の活性が空ベクターと
同程度であることが示された(図 2c)。また、細胞内局在を免疫蛍光法で可視化した
ところ、野生型とバリアント型では膜発現量に大きな差があり(図 2d, 2e)、ミスセン
ス置換によりタンパク質の局在が影響を受けていることが示された。
【考察】
TOKAI-IRUD において、全体として 78 例(44%)で診断的 variant が同定された。こ
れは過去の報告と比較して、有意に高い割合である。近年のシークエンス技術の進歩
により、エクソームシークエンスデータを用いて、SNV だけでなく CNV や UPD の解
析も可能になっている。本研究のコホートには、診断的な CNV(n = 11)および UPD
(n = 1)を有する患者が相当数含まれており、このことがより高い診断率に寄与してい
る可能性がある。また、20 例(11%)が ACMG ガイドラインの PP4(発端者の表現型ま
たは家族歴から、一つの遺伝子が原因として想定される)を満たす SNV を有しており、
主治医・解析担当者・各領域の専門医が参加する症例検討会を実施することが有効で
あることが示された。
また、甲状腺機能低下症を伴う Angelman 症候群という複雑な臨床表現型を持つ症
例を認めた。本症例で検出された 15 番染色体長腕の父親性 UPD は、先天性甲状腺機
能低下症の原因遺伝子である DUOX2 と刷り込み遺伝子である UBE3A のヘテロ接合性
消失を同時に引き起こした。検出された DUOX2 の新規ミスセンスバリアント p.E520D
は機能解析により機能喪失していることが示され、病的意義のある変異であると判断
した。結果として、甲状腺機能低下症を伴う Angelman 症候群という複雑な臨床表現
型をもたらしたと考えられた。
【結語】
本研究における症例は DUOX2 のホモ接合性病的バリアントを有する Angelman 症
候群の初めての報告である。全体として、過去の報告と比較して有意に高い割合で遺
伝子診断が達成された(44%、78/177)。これはおそらく、症例検討会における詳細なデ
ィスカッションと高い CNV 検出率に起因すると考えられる。国際的な臨床・遺伝デ
ータの共有により、近い将来、遺伝子診断の割合がさらに向上することが期待される。

-2-

この論文で使われている画像

参考文献

1. van Dijk, E. L., Auger, H., Jaszczyszyn, Y. & Thermes, C. T. Ten years of next-generation sequencing technology. Trends Genet. 30,

418–426. https://​doi.​org/​10.​1016/j.​tig.​2014.​07.​001 (2014).

2. Plagnol, V. et al. A robust model for read count data in exome sequencing experiments and implications for copy number variant

calling. Bioinformatics 28, 2747–2754. https://​doi.​org/​10.​1093/​bioin​forma​tics/​bts526 (2012).

3. Zare, F., Dow, M., Monteleone, N., Hosny, A. & Nabavi, S. An evaluation of copy number variation detection tools for cancer using

whole exome sequencing data. BMC Bioinform. 18, 286. https://​doi.​org/​10.​1186/​s12859-​017-​1705-x (2017).

4. Bis, D. M. et al. Uniparental disomy determined by whole-exome sequencing in a spectrum of rare motoneuron diseases and

ataxias. Mol. Genet. Genomic Med. 5, 280–286. https://​doi.​org/​10.​1002/​mgg3.​285 (2017).

5. Markello, T. C. et al. Vascular pathology of medial arterial calcifications in NT5E deficiency: Implications for the role of adenosine

in pseudoxanthoma elasticum. Mol. Genet. Metab. 103, 44–50. https://​doi.​org/​10.​1016/j.​ymgme.​2011.​01.​018 (2011).

6. Taruscio, D. et al. Undiagnosed diseases network international (UDNI): White paper for global actions to meet patient needs. Mol.

Genet. Metab. 116, 223–225. https://​doi.​org/​10.​1016/j.​ymgme.​2015.​11.​003 (2015).

7. Beaulieu, C. L. et al. FORGE Canada Consortium: Outcomes of a 2-year national rare-disease gene-discovery project. Am. J. Hum.

Genet. 94, 809–817. https://​doi.​org/​10.​1016/j.​ajhg.​2014.​05.​003 (2014).

Scientific Reports |

Vol:.(1234567890)

(2022) 12:14589 |

https://doi.org/10.1038/s41598-022-14161-6

www.nature.com/scientificreports/

8. Firth, H. V., Wright, C. F., DDD Study. The deciphering developmental disorders (DDD) study. Dev. Med. Child Neurol. 53, 702–703.

https://​doi.​org/​10.​1111/j.​1469-​8749.​2011.​04032.x (2011).

9. Adachi, T. et al. Japan’s initiative on rare and undiagnosed diseases (IRUD): Towards an end to the diagnostic odyssey. Eur. J. Hum.

Genet. 25, 1025–1028. https://​doi.​org/​10.​1038/​ejhg.​2017.​106 (2017).

10. Koboldt, D. C. et al. VarScan 2: Somatic mutation and copy number alteration discovery in cancer by exome sequencing. Genome

Res. 22, 568–576. https://​doi.​org/​10.​1101/​gr.​129684.​111 (2012).

11. Wang, K., Li, M. & Hakonarson, H. ANNOVAR: Functional annotation of genetic variants from high-throughput sequencing data.

Nucleic Acids Res. 38, e164. https://​doi.​org/​10.​1093/​nar/​gkq603 (2010).

12. Richards, S. et al. Standards and guidelines for the interpretation of sequence variants: A joint consensus recommendation of the

American College of Medical Genetics and Genomics and the Association for Molecular Pathology. Genet. Med. 17, 405–424.

https://​doi.​org/​10.​1038/​gim.​2015.​30 (2015).

13. Sakaguchi, H. et al. Exome sequencing identifies secondary mutations of SETBP1 and JAK3 in juvenile myelomonocytic leukemia.

Nat. Genet. 45, 937–941. https://​doi.​org/​10.​1038/​ng.​2698 (2013).

14. Thorvaldsdóttir, H., Robinson, J. T. & Mesirov, J. P. Integrative Genomics Viewer (IGV): High-performance genomics data visualization and exploration. Brief. Bioinform. 14, 178–192. https://​doi.​org/​10.​1093/​bib/​bbs017 (2013).

15. Riggs, E. R. et al. Technical standards for the interpretation and reporting of constitutional copy-number variants: A joint consensus recommendation of the American College of Medical Genetics and Genomics (ACMG) and the Clinical Genome Resource

(ClinGen). Genet. Med. 22, 245–257. https://​doi.​org/​10.​1038/​s41436-​019-​0686-8 (2020).

16. Magi, A. et al. H3M2: Detection of runs of homozygosity from whole-exome sequencing data. Bioinformatics 30, 2852–2859.

https://​doi.​org/​10.​1093/​bioin​forma​tics/​btu401 (2014).

17. Green, R. C. et al. ACMG recommendations for reporting of incidental findings in clinical exome and genome sequencing. Genet.

Med. 15, 565–574. https://​doi.​org/​10.​1038/​gim.​2013.​73 (2013).

18. Grasberger, H., De Deken, X., Miot, F., Pohlenz, J. & Refetoff, S. Missense mutations of dual oxidase 2 (DUOX2) implicated in

congenital hypothyroidism have impaired trafficking in cells reconstituted with DUOX2 maturation factor. Mol. Endocrinol. 21,

1408–1421. https://​doi.​org/​10.​1210/​me.​2007-​0018 (2007).

19. Yamamoto-Shimojima, K. et al. Elucidation of the pathogenic mechanism and potential treatment strategy for a female patient

with spastic paraplegia derived from a single-nucleotide deletion in PLP1. J. Hum. Genet. 64, 665–671. https://​doi.​org/​10.​1038/​

s10038-​019-​0600-x (2019).

20. Kawaguchi, M. et al. Novel biallelic FA2H mutations in a Japanese boy with fatty acid hydroxylase-associated neurodegeneration.

Brain Dev. 42, 217–221. https://​doi.​org/​10.​1016/j.​brain​dev.​2019.​11.​006,Pubmed:​31837​835 (2020).

21. Nakamura, Y. et al. A novel CUL4B splice site variant in a young male exhibiting less pronounced features. Hum. Genome Var. 6,

43. https://​doi.​org/​10.​1038/​s41439-​019-​0074-6 (2019).

22. Nakamura, Y. et al. Biallelic mutations in SZT2 cause a discernible clinical entity with epilepsy, developmental delay, macrocephaly

and a dysmorphic corpus callosum. Brain Dev. 40, 134–139. https://​doi.​org/​10.​1016/j.​brain​dev.​2017.​08.​003 (2018).

23. Yang, Y. et al. Molecular findings among patients referred for clinical whole-exome sequencing. JAMA 312, 1870–1879. https://​

doi.​org/​10.​1001/​jama.​2014.​14601 (2014).

24. Gahl, W. A. et al. The National Institutes of Health Undiagnosed Diseases Program: Insights into rare diseases. Genet. Med. 14,

51–59. https://​doi.​org/​10.​1038/​gim.​0b013​e3182​32a005 (2012).

25. Splinter, K. et al. Effect of genetic diagnosis on patients with previously undiagnosed disease. N. Engl. J. Med. 379, 2131–2139.

https://​doi.​org/​10.​1056/​NEJMo​a1714​458 (2018).

26. Lee, H. et al. Clinical exome sequencing for genetic identification of rare Mendelian disorders. JAMA 312, 1880–1887. https://​doi.​

org/​10.​1001/​jama.​2014.​14604 (2014).

27. Grasberger, H. & Refetoff, S. Genetic causes of congenital hypothyroidism due to dyshormonogenesis. Curr. Opin. Pediatr. 23,

421–428. https://​doi.​org/​10.​1097/​MOP.​0b013​e3283​4726a4 (2011).

28. Paprocka, J. et al. Angelman syndrome and hypothyroidism—Coincidence or unique correlation?. Neuro Endocrinol. Lett. 28,

545–546 (2007).

29. Monterrubio-Ledezma, C. E., Bobadilla-Morales, L., Pimentel-Gutiérrez, H. J., Corona-Rivera, J. R. & Corona-Rivera, A. Angelman syndrome and thyroid dysfunction. Genet. Couns. 23, 353–357 (2012).

30. Del Gaudio, D. et al. Diagnostic testing for uniparental disomy: a points to consider statement from the American College of

Medical Genetics and Genomics (ACMG). Genet. Med. 22, 1133–1141. https://d

​ oi.o

​ rg/1​ 0.1​ 038/s​ 41436-0​ 20-0​ 782-9​ ,Pubmed:3​ 2296​

163 (2020).

Acknowledgements

The authors would like to thank all clinicians, patients, and their families. The authors would also like to thank

Ms. Yoshie Miura and Ms. Hiroko Ono for their valuable assistance. The authors acknowledge the Division for

Medical Research Engineering, Nagoya University Graduate School of Medicine for technical support and the

Human Genome Center, Institute of Medical Science, the University of Tokyo (https://​sc.​hgc.​jp/​shiro​kane.​html)

for providing super-computing resources. This work was supported by grants from the Japan Agency for Medical

Research and Development (Grant nos. JP17ek0109151 and JP20ek0109301). The authors would like to thank

Enago (https://​www.​enago.​jp) for the English language review.

Author contributions

K.N. and S.N. performed the research, analyzed the data, and wrote the paper. H.M. and Y.Na. designed and

performed the research, led the project, and wrote the paper. Y.O., K.S., M.H., N.Y., A.Su., Y.Ni., A.Sh., A.Y.,

Y.Ts., F.S., M.K., M.W., S.Ka., and K.K. performed the research and analyzed the data. H.A., T.Ku., Y.M., H.K.,

J.N., and S.M. collected specimens and performed the research. T.N., H.I., N.I., T.Y., A.O., T.O., S. Ko., T. Ka.,

T.H., S.S., and Y.Ta. designed the research and analyzed the data.

Competing interests The authors declare no competing interests.

Additional information

Supplementary Information The online version contains supplementary material available at https://​doi.​org/​

10.​1038/​s41598-​022-​14161-6.

Correspondence and requests for materials should be addressed to S.S. or Y.T.

Scientific Reports |

(2022) 12:14589 |

https://doi.org/10.1038/s41598-022-14161-6

Vol.:(0123456789)

www.nature.com/scientificreports/

Reprints and permissions information is available at www.nature.com/reprints.

Publisher’s note Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and

institutional affiliations.

Open Access This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International

License, which permits use, sharing, adaptation, distribution and reproduction in any medium or

format, as long as you give appropriate credit to the original author(s) and the source, provide a link to the

Creative Commons licence, and indicate if changes were made. The images or other third party material in this

article are included in the article’s Creative Commons licence, unless indicated otherwise in a credit line to the

material. If material is not included in the article’s Creative Commons licence and your intended use is not

permitted by statutory regulation or exceeds the permitted use, you will need to obtain permission directly from

the copyright holder. To view a copy of this licence, visit http://​creat​iveco​mmons.​org/​licen​ses/​by/4.​0/.

© The Author(s) 2022

Scientific Reports |

Vol:.(1234567890)

(2022) 12:14589 |

https://doi.org/10.1038/s41598-022-14161-6

...

参考文献をもっと見る

全国の大学の
卒論・修論・学位論文

一発検索!

この論文の関連論文を見る