神経筋チャネル病の遺伝子型・表現型相関解明を目指した診断パイプラインの構築

构建旨在阐明神经肌肉通道病基因型-表型相关性的诊断流程

• 批准号: 22K07493
• 负责人: 久保田 智哉
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K07493/
• 关键词: チャネル病; 反復発作性運動失調症; EA2; EA1; 遺伝子解析; Cav2.1; 神経筋チャネル病; カルシウムチャネル; カリウムチャネル; ナトリウムチャネル

神経筋チャネル病とは、神経細胞や骨格筋細胞に発現するイオンチャネルの異常により発症する疾患の総称である。イオンチャネルをコードする遺伝子に変異が生じることで発症する遺伝性疾患である。希少疾患であるため、神経筋チャネル病の医学研究は、遺伝学的解析がなされた個々の臨床報告、発見された遺伝子変化による変異チャネルの機能解析を中心に理解が進んできた。一方で、同一家系内で同一遺伝子変化をもつ患者同士でも発症年齢や表現型が異なることがある点など、未解明な点も多く残されている。また、遺伝子変化が同定されても、その遺伝子変化が新規変異である場合に、病原性を確定するための電気生理学的機能解析に時間がかかる点なども問題となっている。本研究では、神経筋チャネル病における診断パイプラインの改善、遺伝子型・表現型相関（genotype-phenotype correlation）の解明を通じて、神経筋チャネル病の診断率の向上、ひいては新規の治療薬開発にも繋がる基盤を構築することである。具体的には、①神経筋チャネル病患者の臨床症状と遺伝学的解析、②トランスポゾンシステムによるチャネル複合体の培養細胞発現、③変異チャネルの機能喪失の定量化（Dye-based membrane targeting assay）、④変異チャネルの機能獲得の定量化（電気生理学的解析）のステップで進める計画である。R4年度は、①について、本邦でのCACNA1A遺伝子変異による神経チャネル病の臨床像と遺伝子診断を新たに一例見出した。また、②について、神経チャネル病のうち、反復発作性運動失調症（EA）1型（KCNA１遺伝子）と2型（CACNA1A遺伝子）の発現実験に必要なクローンを作成した。また、筋チャネル病であるSCN４A遺伝子やKCNJ2遺伝子に関する系を用いて、③膜発現定量化の解析手法の最適化をすすめた。

神经肌肉通道病是神经细胞和骨骼肌细胞表达的离子通道异常引起的疾病的总称。它是一种由编码离子通道的基因突变引起的遗传性疾病。由于它是一种罕见疾病，因此对神经肌肉通道疾病的医学研究在理解上取得了进展，重点是基于遗传分析和基于发现的基因变化的突变通道功能分析的个体临床报告。另一方面，许多问题仍不清楚，例如即使同一家族内具有相同基因改变的患者也可能有不同的发病年龄和表型。另一个问题是，即使鉴定出基因改变，如果该基因改变是新的突变，则通过电生理功能分析来确定致病性需要时间。这项研究旨在改善神经肌肉通道病的诊断流程并阐明基因型-表型相关性，这将为神经肌肉通道病诊断率的提高和新治疗药物的开发奠定基础。具体来说，1) 神经肌肉通道病患者的临床症状和遗传分析，2) 使用转座子系统在培养细胞中表达通道复合物，3) 突变通道功能丧失的量化（基于染料的膜靶向测定），4) 我们计划继续量化突变通道功能增益的步骤（电生理学分析）。 R4年，关于①，我们在日本发现了CACNA1A基因突变引起的神经通道疾病的新临床表现和基因诊断。关于②，我们创建了神经通道疾病发作性共济失调（EA）1型（KCNA1基因）和2型（CACNA1A基因）表达实验所需的克隆。此外，利用与肌肉通道疾病SCN4A基因和KCNJ2基因相关的系统，我们对(3)膜表达定量的分析方法进行了优化。

项目成果

Functional analysis of voltage-gated ion channels with voltage sensor mutations in channelopathies.

通道病中电压传感器突变的电压门控离子通道的功能分析。

• 发表时间: 2023
• 作者: Tomoya Kubota

Periodic paralysis due to cumulative effects of rare variants in SCN4A with small functional alterations.

由于 SCN4A 中罕见变异的累积效应和较小的功能改变而导致周期性麻痹。

• DOI: 10.1002/mus.27725
• 发表时间: 2022
• 作者: Shibano M; Kubota T; Kokubun N; Miyaji Y; Kuriki H; Ito Y; Hamanoue H; Takahashi MP.
• 通讯作者: Takahashi MP.

Northwestern university(米国)

西北大学（美国）

Cy3-based membrane protein targeting assay for quantitative evaluation of membrane expression efficacy of ion channels

基于 Cy3 的膜蛋白靶向测定用于定量评估离子通道的膜表达功效

• 发表时间: 2023
• 作者: Reina Yamamoto; Kosuke Yamauchi; Satoe Takahashi; Aono Fukumoto; Mizuki Yamamoto; Masanori P. Takahashi; Kazuaki Homma; Tomoya Kubota
• 通讯作者: Tomoya Kubota

Hyperkalemic periodic paralysis associated with a novel missense variant located in the inner pore of Nav1.4.

高钾性周期性麻痹与位于 Nav1.4 内孔的新型错义变异相关。

• DOI: 10.1016/j.braindev.2022.12.003
• 发表时间: 2023
• 作者: Segawa K; Nishiyama M; Mori I; Kubota T; Takahashi MP.
• 通讯作者: Takahashi MP.