Abstract:

Vici syndrome (VICIS) is a rare, autosomal recessive neurodevelopmental disorder with multisystem involvement characterized by agenesis of the corpus callosum, cataracts, cardiomyopathy, combined immunodeficiency, developmental delay, and hypopigmentation. Mutations in EPG5, a gene that encodes a key autophagy regulator, have been shown to cause VICIS, however, the precise pathomechanism underlying VICIS is yet to be clarified. Here, we describe detailed clinical (including brain MRI and muscle biopsy) and genetic features of nine Japanese patients with VICIS. Genetic dissection of these nine patients from seven families identified 14 causative mutations in EPG5. These included five nonsense, two frameshift, three splicing, one missense, and one multi-exon deletion mutations, and two initiation codon variants. Furthermore, cultured skin fibroblasts (SFs) from two affected patients demonstrated partial autophagic dysfunction. To investigate the function of EPG5, siRNA based EPG5 knock-down, and CRISPR/Cas9 mediated EPG5 knock-out HeLa cells were generated. EPG5-depleted cells exhibited a complete block of autophagic flux caused by defective autophagosome-lysosome fusion. Unexpectedly, endocytic degradation was normal in both VICIS SFs and EPG5 depleted cells, suggesting that EPG5 function is limited to the regulation of autophagosome-lysosome fusion.

日本語要旨:

Vici 症候群は脳梁無形性、白内障、心筋症、複合型免疫不全症候群、発育遅延、色素沈着低下など様々な症状を伴う常染色体劣勢の稀少な神経発達障害である。オートファジー制御因子をコードするEPG5の遺伝子変異はVici症候群を引き起こすことが知られているが、その詳細の病理機序は分かっていない。本研究では、9名の患者の臨床的(脳MRIと筋生検)、及び、遺伝学的特徴を解析した。7家系9名の遺伝子解析からEPG5に14の遺伝子変異を見出した。これらの遺伝子変異はナンセンス変異が5例、スプライシング変異が3例、ミスセンス変が1例、複数のエクソン欠失が1例、開始コドン変異が2例であった。さらに、患者から得た培養皮膚線維芽細胞(SFs)はオートファジー異常を示した。EPG5遺伝子の機能を明らかにするために、HeLa細胞においてsiRNAを用いたEPG5ノックダウン細胞と、CRISPR/Cas9を用いたノックアウト細胞を確立した。 これらの細胞はオートファゴソームとリソソームが融合できず、オートファジーの流れが完全に阻害された。予想に反して、Vici症候群患者SFsとそれぞれのEPG5欠損細胞におけるエンドサイトーシスの分解は正常であったため、EPG5の機能はオートファゴソームとリソソームの融合の制御にのみ限定されていることを示唆された。