次世代シーケンサーを用いた遺伝性疾患の診断のための網羅的ゲノム変異解析には、臨床的には典型例にもかかわらず変異が同定されない症例が約3割存在するという課題が残されている。ゲノム構造異常やイントロン内のスプライシング異常の検出などの課題に対してトランスクリプトーム解析が有用とされる。申請者はキメラ遺伝子が先天性遺伝性疾患の発症に寄与するという新しいパラダイムの可能性に着目した。染色体再構成により異なる2つの遺伝子が直列に配置されると、キメラ遺伝子となり、融合した異常転写産物が生成される。生殖細胞分裂過程におけるキメラ遺伝子形成と小児先天性遺伝性疾患の発症との関係性について検討された報告は限定的である。今回、標準的なエクソーム解析およびトランスクリプトーム解析では診断に至らない患者に対して、がんゲノム領域で開発されたキメラ形成を検出するためのアルゴリズムChimPipeを適用した。当施設が所有する153家系のトランスクリプトームデータを解析したところ2名の患者において診断確定に至った。1名は臨床所見からMowat-Wilson症候群が疑われていたものの従来の検出手法で同定されない患者においてZEB2-GTDC1融合遺伝子が形成されていることを検出した。平行して行った全ゲノム解析により関連する遺伝子を含む欠失を同定した。他方は精神発達遅滞を伴う先天異常症候群の患者であり、カリウムチャネル構成因子KCNK9－TRAPPC9融合遺伝子が形成されていた。KCNK9はインプリンティング遺伝子でもあり全ゲノム解析を併用し、患者と親に同一の欠失を認め、親由来のインプリンテング遺伝子欠失による発症という機序を確認した。本研究によりキメラ遺伝子形成が生殖細胞の発生過程において生じた場合には小児先天性遺伝性疾患が発症しうることを示した。近年着目されているトランスクリプトーム解析や全ゲノム解析を組み合わせることにより診断率の向上に寄与することも示した。
Chimeric transcripts are formed by chromosomal aberrations. Little is known about the role of chimeric transcripts in the pathogenesis of birth defects. We reanalyzed RNA-seq data in alignment map files from the peripheral blood of 56 patients in whom the diagnoses could not be confirmed by standard exome analysis and transcriptome analysis to screen for chimeric transcripts using a dedicated software, ChimPipe. Chimeric analysis led to a diagnosis in two of the 153 families: 1) The first patient had a chimeric transcript spanning the causative gene ZEB2 and the GTDC1 gene in its neighboring locus. RNA-seq revealed reads spanning exon 5 of ZEB2 and exon 7 of GTDC1. Whole genome sequencing revealed a 436-kb deletion spanning intron 4 of ZEB2 and intron 7 of GTDC1 and the diagnosis of Mowat-Wilson syndrome was made.　2) The second patient had a chimeric transcript spanning the causative gene KCNK9 and the TRAPPC9 gene in its neighboring locus. RNA-seq revealed reads spanning exon 21 of TRAPPC9 and exon 1 of KCNK9. Whole genome sequencing revealed a 186-kb deletion spanning intron 20 of TRAPPC9 and intron 1 of KCNK9 in this patient. KCNK9 gene is a maternally expressed imprinted gene. The diagnosis of Birk-Barel syndrome was made. Thus, both patients had chimeric transcripts that were directly involved in the pathogenesis of the birth defects. The approach reported herein, of detecting chimeric transcripts from RNA-seq data, is unique in that the approach does not rely on any prior information on the presence of genomic deletion.