———————————————————————-Page10910-1810/06/\100/頁/JCLS色体上での位置を絞り込み,その周辺の遺伝子を網羅的に調べるポジショナルクローニング法によって,14の候補遺伝子の7つがすでに発見されている.発見された7つの遺伝子と加齢黄斑変性との関係については複数の研究グループが解析を行ったが,常染色体劣性遺伝のはじめに加齢黄斑変性は多因子疾患であると考えられ,加齢,遺伝そして環境などのリスク因子が作用して時間をかけて発症する1)(表1).加齢黄斑変性を発症しやすい体質があるとすれば,それはヒトの設計図であるゲノム配列と深く関係している.今日の遺伝子解読技術を用いれば,特定の遺伝子配列を解読することは比較的簡単であるが,問題はヒトゲノムには22,000ほどの遺伝子が存在し,どの遺伝子が加齢黄斑変性に関係するかわからないことである.最近になって,ようやく候補となる遺伝子が複数明らかになってきた.疾患に関係する遺伝子配列の発見は加齢黄斑変性の早期診断につながり,また発症までに時間があることから,有効な予防法による発症の遅延や人生設計の変更が可能になる.リスク遺伝子の機能解析によって,発症を防止する有効な薬の開発の可能性もある.このような理由から,加齢黄斑変性のリスク因子の1つである遺伝子についての研究が進められている.本稿では,加齢黄斑変性のリスク因子としての遺伝子解析について最新の状況をお伝えしたい.I加齢黄斑変性の候補となる遺伝子の探索加齢黄斑変性のリスク遺伝子を探索するにあたって,最も可能性の高い候補は,類似の症状が観察される黄斑ジストロフィの原因遺伝子である.先天性の黄斑ジストロフィは単一遺伝子の変異によって発症するものが多く,大家系を使った連鎖解析法によって原因遺伝子の染(15)????*TakeshiIwata:独立行政法人国立病院機構東京医療センター臨床研究センター(感覚器センター)視覚研究部門細胞・分子生物学研究室〔別刷請求先〕岩田岳:〒152-8902東京都目黒区東が丘2-5-1独立行政法人国立病院機構東京医療センター臨床研究センター(感覚器センター)視覚研究部門細胞・分子生物学研究室特集●網脈絡膜変性疾患のアップデートあたらしい眼科23(9):1125~1131,2006加齢黄斑変性の遺伝子研究の最前線??????????????????????????????????????????-????????????????????????????岩田岳*表1加齢黄斑変性のリスク因子(1)加齢高齢化:米国では65歳以上の失明率が最も高い疾患.(2)遺伝家族歴:親族のなかに加齢黄斑変性の患者がいる場合により高いリスクが生じる.人種:白人は黒人に比べて加齢黄斑変性を発症しやすい.日本人はその中間に位置する.性別:白人では女性に優位に発症するが,日本人では男性に優位に発症する.(3)環境喫煙:喫煙は複数の疫学調査によって高いリスク因子として報告されている.肥満:肥満は加齢黄斑変性の進行に関係してると考えられている.表2これまでに報告されている加齢黄斑変性のリスク遺伝子(1)ATP-bindingcassettetransporter(?????)(2)Fibulin6(Hemicentin1)(3)Complementcomponent2(4)ComplementfactorB(5)ComplementfactorH(6)Fibulin5(?????)(7)HypotheticalProteinLOC387715(8)Toll-likereceptor4———————————————————————-Page2????あたらしい眼科Vol.23,No.9,2006(16)図1国際HapMapプロジェクトのホームページ———————————————————————-Page3あたらしい眼科Vol.23,No.9,2006????Stargardt病の原因遺伝子であるATP-bindingcassettetransporter遺伝子(?????)を除いて相関は見つかっていない2).現在までに加齢黄斑変性との相関が報告されている遺伝子を表2にまとめた.これまで未知遺伝子の探索で利用されてきた連鎖解析法を用いて地道に連鎖解析マーカーと疾患との相関を調べる作業が今日も続いている.連鎖解析とはヒトゲノム中にある塩基配列の反復とその反復回数に個人差があることを利用して,あるゲノム上の反復配列とその反復回数が疾患といっしょに遺伝しているか調べることによって原因遺伝子の染色体上での位置を絞り込む方法である.加齢黄斑変性は複数の遺伝子が関与していることから,複雑に遺伝するが,多数の家系を調べた結果,統計的に候補となる遺伝子は染色体1,2,4,5,9,10,12,15,16,18,20の13の位置に存在すると予測されている3,4).IIハプロタイプを利用した加齢黄斑変性のリスク遺伝子の探索近年,ヒトゲノムプロジェクトによる全ゲノム配列が解読された結果,ゲノム上には平均で1,000塩基に1つの割合で異なる配列が存在することが明らかになった.この遺伝子多型(singlenucleotidepolymorphism:SNP)の生体への影響についてはまだ明らかになっていないが,その利用方法については注目されている.ゲノム上の単一のSNP,たとえばアデニン(A)からグアニン(G)の変化を疾患に結びつけることは困難であるが,SNPを複数組み合わせてブロックにして利用することにより,連鎖解析マーカーと同様な利用方法ができる.SNPの組み合わせをハプロタイプとよぶが,複数の国が参加して,すべてのハプロタイプを明らかにする国際ハップマッププロジェクト(InternationalHapMapProj-ect,http://www.hapmap.org/)が進行中である(図1).ゲノムの大きさが3×109塩基であることから1千万個のSNPが存在すると計算されるが,これだけのSNP数を安価に効率よく解析することは技術的に困難であった.しかし,最近,シリコンをベースにしたDNAチップの開発が進み,複数のSNPを同時に検出することができるようになってきた(図2).A?ymetrix社が販売するGENECHIPTMを利用すれば最大50万個のSNPを同時に解析することができる.このチップを利用しても全SNPの5%しかカバーできないが,今後測定できるSNP数は増加していくと思われる.III補体の活性化と加齢黄斑変性加齢黄斑変性の前兆として網膜色素上皮細胞とBruch(17)OOOOOOOOOOOHOHOOOTTOOOTTOOOTTTTAAAATTTTCCCCCCGGGGGCOTTOHOHOT--CRepeatLight(deprotection)GENECHIP?MicroarrayMask25-merIOOIOOO図2GENECHIPTMの製造工程———————————————————————-Page4????あたらしい眼科Vol.23,No.9,2006膜の間にドルーゼンの蓄積が観察される.ドルーゼンの蓄積とドライ型やウエット型の加齢黄斑変性への進行との関係は不明のままであるが,最近の研究によってドルーゼンを構成する分子は明らかになってきた.Hage-manやAndersonらは糸球体腎炎の患者でドルーゼンに類似する眼底所見が得られることから,糸球体の炎症に関わる補体の活性化が網膜下でも起こっていることを免疫染色法によって発見した5~7).さらに,Holly?eldらもドルーゼンを抽出してその蛋白質組成について質量分析計を使って分析したところ,補体の活性分子の存在を確認した8).ドルーゼン内で発見された分子のなかにはアミロイドb関連分子や酸化ストレス関連分子など,補体活性化の原因になりうる分子も確認されている.このような研究が進むなかで2005年に補体H因子(complementfactorH)のハプロタイプと加齢黄斑変性との相関を示す5つの論文が報告された9~13).この遺伝子は自然免疫の補体活性化を抑制する蛋白質で補体の2次経路およびレクチン経路を抑制する(図3).いずれの論文もアミノ酸402番のヒスチジンからトリプトファンの置換が加齢黄斑変性と強く連鎖することを報告した.しかしこの多型が患者および健常者に現れる頻度については論文によって異なっている.Hainesらの論文ではY402Tは健常者(185人)で46%,患者(495人)では96%の頻度で現れると報告している10)が,Zareparsiらの論文では健常者(275人)で34%,患者(616人)で61%と異なっている13).筆者らは日本人における補体H因子と加齢黄斑変性の関わりについて,独自の解析を行うことにした.DNA検体は患者や健常者の承諾を得て,国立病院機構東京医療センター,国立病院機構大阪医療センター,国立病院機構九州医療センター,順天堂大学浦安病院眼科から健常者89検体と患者96検体を集めて行われた.その結果,健常者(89人)4.3%,そして患者(96人)で3.8%とアメリカの解析結果と大きく異なることが明らかにされた14).2005年のアメリカ眼研究学会(ARVO)でも補体H因子のY402変異の生体機能への影響について議論されたが,筆者らの報告によってY402H変異と加齢黄斑変性との関係が絶対的なものではないことから,さらに詳細な検討が必要であるとセッションが締めくくられた(図4).最近,Gotohらによっても筆者らと類似する報告がなされている15).補体活性経路に関係する遺伝子と加齢黄斑変性との関係はAllikmetsらの最近の論文によってさらに強固なものになりつつある16)(図5).この報告では補体古典経路のC2と2次経路を抑制する補体B因子のハプロタイプ(18)C1=C1qr2S2C1q(460kDa)C1r(80kDa)C1s(80kDa)1~2mg/m?serumC3=C3a+C3bC3a(110kDa)C3b(75kDa)C4aProperdinFactorDFactorBMembraneAttackComplex細胞膜に接着FactorH(膜侵襲複合体)(古典経路)(2次経路)(レクチン経路)VitronectinClusterin抑制抑制C4(200kDa)C4C4b2aC4b2a3bC2C3C3C3bC3bBC3bBb(P)C3bBbC3b(P)C5C5bC5b6C5b67C5b-8C5b-8(C9)nC5C6C7C8C9MBP-MASP(LectinPathway)ClassicalPathwayAlternativePathwaylg-C1図3補体活性化経路———————————————————————-Page5あたらしい眼科Vol.23,No.9,2006????がプロテクティブ(予防)に働くことが明らかにされている.日本人におけるハプロタイプの解析は現在筆者らの研究室で進行中である.IVドルーゼンが観察される霊長類モデルの遺伝子解析加齢黄斑変性の動物モデルとして黄斑が発達している霊長類モデルが長年探し続けられてきたが,独立法人医薬基盤研究所霊長類医科学研究センターにおいて生後2年でドルーゼンを発症するカニクイザルがSuzukiらによって発見された17).この1頭の疾患個体から交配によって大型の家系を作ることに成功し,この過程で疾患が常染色体優性遺伝していることも明らかになった(図6).筆者らは厚生労働省科学研究難治性疾患克服研究事業として研究班を組織して平成15年度からこのカニクイザルの病理学的および遺伝子解析を行ってきた18~20).これまでの研究からこの疾患個体で観察されるドルーゼンの蛋白質組成は患者や加齢性の黄斑変性カニクイザルと類似していることが明らかになっている.遺伝形式からおそらく単一遺伝子の変異によって網膜下の代謝に異常をきたし,ヒトが50年以上かけて蓄積するドルーゼンと同様なドルーゼンをわずか2年で生成すると予測される.この遺伝子の発見はドルーゼン生成のメカニズムを解き明かす重要な情報をもたらす可能性もあり,その結果に注目している.(19)ハプロタイプ(米国)OR95%CIp患者(%)日本/米国健常者(%)日本/米国リスクとプロテクティブ日本/米国ハプロタイプ1G-T-T-G(3)NS─0.9733.8/NS3.8/NS─/─ハプロタイプ2A-T-T-A(2)0.420.26~0.670.00118/1235/21(プ)1.6/1.7ハプロタイプ3G-T-T-A(5)2.031.12~3.690.02819/NS10/NS(リ)1.9/─ハプロタイプ4A-T-T-G3.001.42~6.380.00415/NS6/NS(リ)2.5/─ハプロタイプ5G-T-C-A(1)NS─0.7443.8/504.3/29(リ)─/1.7図4日本人における加齢黄斑変性と補体H因子のハプロタイプI62V(G/A)(G/A)(T/C)(T/C)Q672QY402HIVS6エクソン1エクソン1エクソン6エクソン9エクソン13エクソン20C2BF4kbE318DInt10L9HR32QR150RK565EInt17ORpCASCONH1GGTGGAG1.320.00130.590.53H2GGTGGAAH5GGTGAAAH7GTTAGAA0.45<0.00010.0500.11H10CGAGGAG0.36<0.00010.0200.055図5アメリカ人における加齢黄斑変性と補体C2とB因子のハプロタイプ(文献16より)———————————————————————-Page6????あたらしい眼科Vol.23,No.9,2006V今後の加齢黄斑変性の遺伝子解析加齢黄斑変性の遺伝子研究については候補となる遺伝子がすでに黄斑ジストロフィや網膜色素変性症から補体関連遺伝子に移行しており,今後加速すると考えられる.補体関連分子は図3に示してあるように,補体活性系および抑制系は多数の遺伝子から構成されているので,これをすべて調べるまでには時間がかかることが予想される.また加齢黄斑変性が多遺伝子疾患であることから,多数のSNPを組み合わせたハプロタイプの計算がより複雑になっていくと予想される.DNAチップの解析に必要なバイオインフォマティックに詳しい人材が眼科の分野でも必要になってきた.A?ymetrix社のGENECHIPTMをはじめ,DNAチップで解析できるSNP数も50万個から100万個,さらに200万個と毎年倍々で増加していくことが予想される.これらの測定結果をDNAチップ以外の方法で追試するには膨大な時間と労力が必要であり,単一の眼科施設だけでは将来にわたって解析を継続することは困難である.感覚器センターでは関連施設との共同でオンライン症例情報収集ネットワークを構築し,自動DNA抽出機を用いて各施設から送られてきた血液からDNAを抽出し,3台のキャピラリーDNA解析装置を使って遺伝子解析までを行う,眼科疾患遺伝子解析センターの準備がほぼ整った.解析結果は参加施設にそのまま報告し,論文として報告していただくことになる.まずは加齢黄斑変性,緑内障,網膜色素変性の疾患を対象に遺伝子解析を開始する予定である.VI今後の課題今後の課題としては日本における加齢黄斑変性の遺伝情報を充実させることである.今回の補体H因子の解析結果からもわかるように,欧米の遺伝子情報だけでは日本人の遺伝的診断は困難であることは明白である.日本人と欧米人のリスク遺伝子には種類や内容が異なるものが多数存在する可能性があり,アメリカ主導の遺伝子解析研究の結果をそのまま日本人に当てはめることは危険である.感覚器センターを中心とした遺伝子解析サービスは全国の眼科遺伝子研究の起爆剤になればと期待している.2006年6月,厚生労働省厚生科学審議会科学技術部会は,2007年度から5年間の戦略研究課題として「感覚器戦略研究」を承認した.このなかには加齢黄(20)オスメス疾患正常不明図6若年性黄斑変性カニクイザルの家系———————————————————————-Page7あたらしい眼科Vol.23,No.9,2006????(21)斑変性の遺伝子解析による早期診断法の確立なども達成目標として盛り込まれており,今後の遺伝子研究には追い風になることが予想される.ヒトが得る情報の8割は視覚によると考えられ,高齢化が進行する日本においてqualityoflifeを維持するためにも加齢黄斑変性の遺伝子研究はますます重要になってきている.文献1)EvansJR:Riskfactorsforage-relatedmaculardegenera-tion.??????????????????20:227-253,20012)AllikmetsR,ShroyerNF,SinghNetal:MutationoftheStargardtdiseasegene(ABCR)inage-relatedmaculardegeneration.???????277:1805-1807,19973)IyengarSK,SongD,KleinBEetal:Dissectionofgenomewide-scandatainextendedfamiliesrevealsamajorlocusandoligogenicsusceptibilityforage-relatedmaculardegeneration.??????????????74:20-39,20044)AbecasisGR,YasharBM,ZhaoYetal:Age-relatedmac-ulardegeneration:ahigh-resolutiongenomescanforsus-ceptibilitylociinapopulationenrichedforlate-stagedis-ease.??????????????74:482-494,20045)HagemanGS,MullinsRF,RussellSRetal:Vitronectinisaconstituentofoculardrusenandthevitronectingeneisexpressedinhumanretinalpigmentedepithelialcells.???????13:477-484,19996)MullinsRF,RussellSR,AndersonDHetal:Drusenasso-ciatedwithagingandage-relatedmaculardegenerationcontainproteinscommontoextracellulardepositsassoci-atedwithatherosclerosis,elastosis,amyloidosis,anddensedepositdisease.???????14:835-846,20007)AndersonDH,MullinsRF,HagemanGSetal:Aroleforlocalin?ammationintheformationofdrusenintheagingeye.???????????????134:411-431,20028)CrabbJW,MiyagiM,GuXetal:Drusenproteomeanaly-sis:anapproachtotheetiologyofage-relatedmaculardegeneration.??????????????????????99:14682-14687,20029)KleinRJ,ZeissC,ChewEYetal:ComplementfactorHpolymorphisminage-relatedmaculardegeneration.????????308:385-389,200510)HainesJL,HauserMA,SchmidtSetal:Complementfac-torHvariantincreasestheriskofage-relatedmaculardegeneration.???????308:419-421,200511)EdwardsAO,RitterR3rd,AbelKJetal:ComplementfactorHpolymorphismandage-relatedmaculardegener-ation.???????308:421-424,200512)HagemanGS,AndersonDH,JohnsonLVetal:Acom-monhaplotypeinthecomplementregulatorygenefactorH(HF1/CFH)predisposesindividualstoage-relatedmac-ulardegeneration.??????????????????????102:7227-7232,200513)ZareparsiS,BranhamKE,LiMetal:StrongassociationoftheY402HvariantincomplementfactorHat1q32withsusceptibilitytoage-relatedmaculardegeneration.??????????????77:149-153,200514)OkamotoH,UmedaS,ObazawaMetal:ComplementfactorHpolymorphismsinJapanesepopulationwithage-relatedmaculardegeneration.???????12:156-158,200615)GotohN,YamadaR,HirataniHetal:NoassociationbetweencomplementfactorHgenepolymorphismandexudativeage-relatedmaculardegenerationinJapanese.?????????(inpress)16)GoldB,MerriamJE,ZernantJetal:VariationinfactorB(BF)andcomplementcomponent2(C2)genesisassoci-atedwithage-relatedmaculardegeneration.?????????38:458-462,200617)SuzukiMT,TeraoK,YoshikawaY:Familialearlyonsetmaculardegenerationincynomolgusmonkeys(Macacafascicularis).????????44:291-294,200318)UmedaS,AyyagariR,SuzukiMTetal:Molecularclon-ingofELOVL4genefromcynomolgusmonkey(Macacafascicularis).????????52:129-135,200319)UmedaS,AyyagariR,AllikmetsRetal:Early-onsetmaculardegenerationwithdruseninacynomolgusmon-key(Macacafascicularis)pedigree:exclusionof13candi-dategenesandloci.?????????????????????????46:683-691,200520)UmedaS,SuzukiMT,OkamotoHetal:Molecularcom-positionofdrusenandpossibleinvolvementofanti-retinalautoimmunityintwodi?erentformsofmaculardegenera-tionincynomolgusmonkey(Macacafascicularis).???????19:1683-1685,2005