ナノポアシークエンス解析により日本人におけるSCA27Bの遺伝学的特徴を解明

　横浜市立大学附属病院 遺伝子診療科 宮武聡子准教授、同大学神経内科学・脳卒中医学　土井宏准教授、田中章景教授、同大学大学院医学研究科 遺伝学 輿水江里子助教、松本直通教授、北海道大学大学院医学研究院 神経内科学教室 矢口裕章准教授、矢部一郎教授らの研究グループは、小脳失調症＊1の1つとして最近報告されたSCA27B（FGF14遺伝子のGAAリピート伸長が原因）について、遺伝学的原因不明の小脳失調症に罹患している日本人の患者さん460例と、罹患していない日本人1,022例を対象に、従来のPCRを用いた検査法とナノポアシークエンス解析を併用して詳細に検討し、日本人におけるSCA27Bの遺伝学的特徴、およびSCA27Bの発症のしきい値についての新たな知見を見出しました。
　本研究成果は「Journal of Neurology, Neurosurgery and Psychiatry」に掲載されます。（日本時間2024年5月31日8時）



【本研究成果のポイント】　


FGF14のリピート伸長配列として、病的トリプレット（3塩基）配列であるGAA以外にGCAが高頻度に見られる。GCAリピート長は、GAAリピート長より長い傾向があるが、GAAリピートとは別の祖先染色体DNAに由来する非病的配列である。
リピートが伸長していないアレルでは、リピート配列の直前に特有のゲノム配列変化が存在しており、リピート伸長を抑制する効果が示唆される。
これまでGAAリピート数が250回を超えると疾患発症のリスクが有意に高くなると考えられていたが、今回の検討で発症のしきい値は200回程度と示唆された。










研究背景

　SCA27Bは小脳失調症の一型として、2023年に欧米から初めて報告されました。この疾患はリピート伸長病＊2の1つであり、FGF14遺伝子のイントロン領域にあるGAA配列が通常50回くらいまで連続して並んでいるところ、250回以上に伸長すると、疾患を発症する可能性が有意に高まるとされ、欧米では、比較的頻度が高い疾患と考えられています。ところが、日本人でこのリピート配列を調べてみると、GAA以外の配列が伸長していることも多く、どんな配列がどれくらい伸長していると病気と関係しているのかについてはよくわかっていませんでした。






研究内容
　本研究では、遺伝学的原因不明の小脳失調症と診断された日本人の患者さん460例と、本疾患に罹患していない日本人コントロール1,022例を対象に、PCRベースの手法と、ロングリードシーケンサーの1つであるナノポアシーケンサー＊3を組み合わせて、FGF14遺伝子リピート配列を検討しました。
　日本人ではGAA以外のリピート配列として、主にGCA配列が頻繁にみられました。GCAリピートはGAAリピートより長い傾向があり、従来のリピート伸長病の考え方に当てはめると病的配列の可能性が考えられます。しかし、GAAリピートとGCAリピートの周囲およそ50kbの領域のDNA配列を詳細に調べたところ、GAA配列とGCA配列は別々の祖先染色体DNAから起こった配列変化であり、病的配列であるGAA配列がさらに変異したものではないことが示唆されました。例えば、リピート配列の直前にrs534066520という名前がついた塩基があり、この塩基は本来T（チミン）となります。後続するリピート配列がGAAの場合、ここは本来の配列（T）になっていますが、後続するリピート配列GCAの場合、ここがA（アデニン）に変化しています。同様にGAAリピートとGCAリピートで、近傍に存在する塩基のパターンが異なる部位が何箇所かあり、こうした所見は多くの場合、それぞれのリピート配列が載っている染色体DNAが別々の祖先に由来することを示唆します。
　患者群とコントロール群における、FGF14リピート配列の分布を調べてみると、GCAリピート伸長は患者群とコントロール群で頻度差はなく、病的効果がないリピート伸長であることがわかりました。またGAAリピート伸長配列については、200回以上に伸長したGAA配列が患者群で有意に高頻度に存在することがわかり、疾患発症のしきい値として、従来考えられていた250回より短く、200回程度であることがわかりました。また、GAAリピートが250回以上の伸長とGAAリピートが200-249回の伸長は、いずれも直前のrs534066520がT（チミン）で同じ祖先染色体DNA由来である可能性を支持し、250回以上の伸長と200-249回の伸長の機序が同様の遺伝学的背景を有することを示唆します。
　FGF14リピート配列が伸長していない場合、リピート配列の直前に特有の配列変化（GAAリピート配列の直前のGAAGAAAGAAAという配列が欠失して、TAGTCATAGTACCCCAAという17塩基の配列に置き換わるという配列変化）があることが欧米人のゲノムの観察から見出されており、リピート配列が誤って伸長してしまうのを防ぐ効果を持つ配列である可能性が考えられています。この配列は、今回検討した日本人のリピート伸長がないゲノムでも同様に観察され、民族を越えて見られる変化と考えられました。
　今回の検討で、SCA27Bと診断された患者さんのうち、従来の疾患発症のしきい値(リピート数250回以上)を超えた人が8人、リピート数200回以上だった人が14人いました。日本人におけるSCA27Bの頻度は、疾患発症のしきい値を250回以上で考えると1.7%であり、欧米圏（国や民族により異なりますが13-61%と報告されています）に比べ頻度が低いと考えられました。