C9FTD/ALS患者の小脳におけるDNA高メチル化の特性評価

併存疾患によく見られる2つの疾患である筋萎縮性側索硬化症（ALS）および前頭側頭型認知症（FTD）に苦しむかなりの数の患者は、C9F72遺伝子で拡大した非コーディングヘキサヌクレオチド繰り返しを運びます。他の神経変性疾患にも存在する繰り返しの拡大は、エピジェネティックなメカニズムを変化させ、その結果、遺伝子発現の減少につながることが示されており、同時に有毒なRNA機能の獲得にもつながります。複数のC9ORF72転写型バリアントの発現がC9FTD/ALSの症例で減少することが知られているため、私たちのグループなどは、この削減を引き起こすメカニズムを明らかにしようとしています。最近、ヒストンH3とH4は、すべての病原性リピートキャリア脳サンプルでリジン9（H3K9）、27（H3K27）、79（H3K79）、および20（H4K20）でトリメチル化を受けることを実証し、病気におけるヒストンメチル化の変化の役割を確認しました。また、C9ALS症例の約40％が、血液、前頭皮質、および脊髄の繰り返し膨張の5 '末端にあるCPG島の高メチル化を示すことも報告されました。同じCPG島が異常なヒストンメチル化が特定された症例の小脳で高メチル化されているかどうかを判断するために、抽出されたDNAとPCR増幅された26 cpg部位をC9ORF72プロモーター領域内に拡張しました。10個のC9FTD/ALS（4 C9ALS、6 C9FTD）、9個のFTD/ALS、および8個の疾患対照サンプルのうち、C9ORF72プロモーター領域内で高メチル化されているC9FTDサンプルは1個のみがわかった。この研究は、C9FTD/ALSの小脳高メチル化を最初に報告し、異常なDNAメチル化を伴うC9FTD患者を最初に特定したものです。将来の研究では、C9FTD患者のより大きなコホートにおけるC9ORF72プロモーターのハイパーメチル化を評価し、脳領域全体でDNAメチル化の変動が疾患の表現型を反映するかどうかを評価する必要があります。

A significant number of patients suffering from amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and frontotemporal dementia (FTD), two diseases commonly seen in comorbidity, carry an expanded noncoding hexanucleotide repeat in the C9orf72 gene, a condition collectively referred to as c9FTD/ALS. Repeat expansions, also present in other neurodegenerative diseases, have been shown to alter epigenetic mechanisms and consequently lead to decreased gene expression, while also leading to toxic RNA gain-of-function. As expression of multiple C9orf72 transcript variants is known to be reduced in c9FTD/ALS cases, our group and others have sought to uncover the mechanisms causing this reduction. We recently demonstrated that histones H3 and H4 undergo trimethylation at lysines 9 (H3K9), 27 (H3K27), 79 (H3K79), and 20 (H4K20) in all pathogenic repeat carrier brain samples, confirming the role of altered histone methylation in disease. It was also reported that about 40% of c9ALS cases show hypermethylation of the CpG island located at the 5' end of the repeat expansion in blood, frontal cortex, and spinal cord. To determine whether the same CpG island is hypermethylated in the cerebella of cases in whom aberrant histone methylation has been identified, we bisulfite-modified the extracted DNA and PCR-amplified 26 CpG sites within the C9orf72 promoter region. Among the ten c9FTD/ALS (4 c9ALS, 6 c9FTD), nine FTD/ALS, and eight disease control samples evaluated, only one c9FTD sample was found to be hypermethylated within the C9orf72 promoter region. This study is the first to report cerebellar hypermethylation in c9FTD/ALS, and the first to identify a c9FTD patient with aberrant DNA methylation. Future studies will need to evaluate hypermethylation of the C9orf72 promoter in a larger cohort of c9FTD patients, and to assess whether DNA methylation variation across brain regions reflects disease phenotype.