近視の遺伝因子GeneticFactorsofMyopia目黒明*水木信久*はじめに近視は複数の遺伝因子と環境因子が複合的に関与して発症する多因子遺伝性疾患と考えられている.単一遺伝子疾患は一つの遺伝子における変異が原因で発症するのに対し,多因子遺伝性疾患では,遺伝因子は疾患に対する「かかりやすさ(感受性)」を規定しているだけであり,複数の遺伝因子(疾患感受性遺伝子)の関与のもとに,環境因子が合わさって疾患の発症に至ると考えられている.近視を対象とした遺伝子解析は以前から盛んに実施されている.当初の遺伝子解析は家系を対象とした連鎖解析(linkageanalysis)や候補遺伝子を対象とした関連解析が主であったが,近年ではゲノム全域を対象とした遺伝子解析(ゲノムワイド関連解析,genome-wideasso-ciationstudy:GWAS)が精力的に実施され,近視の疾患感受性遺伝子が次々と報告されている.本稿では,最新の知見を交えて,近視の遺伝因子について概説する.I近視の遺伝率遺伝率(heritability)は,疾患の表現型が遺伝因子にどの程度影響を受けるかを示す尺度である.近視を対象とした遺伝率の評価は以前より多く実施されている1).双生児間および同胞間を対象とした研究では,一部の研究を除き,多くの研究において近視の高い遺伝率(0.58.0.98)を報告しており,近視の発症には遺伝因子が強く関与することが示唆される.一方,親子間を対象とした研究では,双生児間および同胞間に比べて近視の遺伝率が低値(0.10.0.49)を示しており,世代間の生活環境の違いが遺伝率に影響を与えていることが推察され,近視の発症には環境因子も重要であることが示唆されている.II近視の罹患同胞相対危険率罹患同胞相対危険率(ls)とは,特定の疾患の患者の同胞における疾患の罹患率と一般集団における疾患の罹患率の比であり,疾患の発症に対する遺伝因子の寄与度を測る指標の一つとして用いられる.表1にこれまでに報告されている近視のlsを示す.Guggenheimら2)は,1968年および1996年に実施された近視の疫学研究3,4)から強度近視(-6.00D以上)および弱度近視のlsをそれぞれ20および1.5と算出している.また,Farbroth.erら5)は,9.1歳までに眼鏡を装用することを強度近視の診断基準として代用したとき,強度近視のlsが4.9となることを報告している.さらに,Peetら6)は,近視の程度に応じてlsが上昇する傾向を報告している.このように近視の程度が強くなるほどlsの値が大きくなることは,遺伝因子が近視の発症において非常に重要な役割を担っていることを示している.*AkiraMeguro&*NobuhisaMizuki:横浜市立大学医学部眼科学教室〔別刷請求先〕目黒明:〒横浜市金沢区福浦3-9横浜市立大学医学部眼科学教室0910-1810/17/\100/頁/JCOPY(17)1355表1近視の罹患同胞相対危険率(ls)表2近視の候補遺伝子領域(MYPローカス)強度近視:-6.00D以上C20C2弱度近視C1.5強度近視:9.1歳までに眼鏡装用C4.9C5近視(平均C64.2歳):C-0.50D以下C2.36C6C-1.00D以下C2.59C-1.50D以下C3.27C-2.00D以下C5.61C-2.50D以下C4.52MYP1CMYP2CMYP3CMYP5CMYP6CMYP7CMYP8CMYP9CMYP10CMYP11CMYP12CMYP13CMYP14CMYP15CMYP16CMYP17/MYP4CMYP18CMYP19CMYP20*CMYP21CMYP22CMYP23CMYP24CMYP25CXq28C18p11.31C12q21-q23C17q21-q22C22q12C11p13C3q26C4q12C8p23C4q22-q27C2q37.1CXq23-q27.2C1p36C10q21.1C5p15.33-p15.2C7p15C14q22.1-q24.2C5p15.1-p13.3C13q12.12C1p22.2C4q35.1C4p16.3C12q13.3C5q31.1C310460C160700C603221C608474CSCO2C608908C609256C609257C609258C609259C609994C609995C300613C610320C612717C612554C608367C255500C613969C614166CZNF644C614167CCCDC111C615420CLRPAP1C615431CSLC39A5C615946CP4HA2C617238*MYP20はCGWAS(ShiY,etal.AmJHumGenet(2011):表3参照)により同定された.表3近視に関するGWAS研究NakanishiHPLoSGenet(2C009)日本人C1,231人C/日本人C1,510人病的近視C1CSoloukiAMNatGenet(2C010)ヨーロッパ系人種C5,328人/ヨーロッパ系人種C10,280人屈折異常C1CHysiPGNatGenet(2C010)ヨーロッパ系人種C4,270人/ヨーロッパ系人種C13,414人屈折異常C1CLiYJOphthalmology(2C011)中国系シンガポール人C980人/日本人C3,087人強度近視C1CLiZHumMolGenet(2C011)中国人C437人C/中国人C12,962人強度近視C1CShiYAmJHumGenet(2C011)中国人C1,088人/東アジア人C8,445人強度近視C1C中国系およびマレー系シンガポール人C4,944人/日本人FanQPLoSGenet(2C012)強度近視2,731人1CMengWInvestOphthalmolVisSci(2C012)フランス人C1,251人/なし強度近視C2CKieferAKPLoSGenet(2C013)ヨーロッパ系人種C45,771人/ヨーロッパ系人種C8,323人近視C20CVerhoevenVJNatGenet(2C013)ヨーロッパ系人種C37,382人,アジア人C8,376人/なし屈折異常C24CShiYHumMolGenet(2C013)中国人C1,625人C/中国人C5,811人強度近視C2CStambolianDHumMolGenet(2C013)ヨーロッパ系人種C7,280人/ヨーロッパ系人種C19,763人屈折異常C1CChengCYAmJHumGenet(2C013)ヨーロッパ系人種C12,531人/アジア人C8,216人眼軸長C7CKhorCCHumMolGenet(2C013)東アジア人C5,030人/東アジア人C4,800人強度近視C2C日本人C3,248人C/日本人C3,460人,中国系人種C2,674人,MiyakeMNatCommun(2C015)眼軸長ヨーロッパ系人種C2,690人1*患者と健常対照者の総数.**2013年に発表された論文では複数の遺伝子領域が重複して報告されている.新規のC24個の近視感受性遺伝子が同定され,24個の遺伝子のうち,10個の遺伝子がC23andMeのCGWAS研究結果と一致していた.また,本研究では,ヨーロッパ系人種とアジア系人種の間で近視の発生率が異なるにもかかわらず,両人種間で共通の近視感受性遺伝子を多く共有していることがわかった.CREAMおよびC23andMeにより同定された遺伝子の多くはネットワークを形成しており,「MAPK」や「TGF-b/SMAD」などの細胞増殖や細胞分化に関するパスウェイが近視の発症・進行に深く関与していることが示唆されている28).Cd.「長浜スタディ」を用いたGWAS研究長浜スタディとは,滋賀県長浜市と京都大学が連携して実施した健康診断ベースの大規模疫学コホート研究であり,2015年に,京都大学を中心としたグループ(三宅ら)が長浜スタディのデータを用いたCGWAS研究を報告した29).長浜スタディに参加した日本人C3,248人を対象に,屈折・眼軸長・角膜曲率半径の近視に関連する三つの表現型についてCGWASを実行したのち,新たな日本人集団C3,460人,中国系人種集団C2,674人およびヨーロッパ系人種集団C2,690人を用いてCGWASで得られた結果の追認試験を行い,新規の近視感受性遺伝子として,染色体C22q13.31領域内のCWNT7B遺伝子を同定した.本研究では,2010年に報告された染色体C15q14領域内のCGJD2遺伝子も屈折・眼軸長と相関することを認め,アジア人集団において,WNT7B遺伝子とGJD2遺伝子の相互作用が近視化作用を増強させることを見出している.Ce.Missingheritability(失われた遺伝率)近視を対象としたCGWASが精力的に行われているが,これまでに同定されている遺伝子は近視の遺伝因子全体の一部でしかないことが推測されている.2013年に23andMeとCCREAMにより同定されたC30以上の遺伝子をすべて合わせても近視の表現型分散全体のC12%に満たないことが見積もられており30),GWASにおいて同定できなかった遺伝因子,すなわちCmissingheritabil.ityが依然として多く存在することが示唆される.したがって,近視の遺伝因子の全容を解明するうえで,missingheritabilityの解決が今後の課題である.IV近視の遺伝因子と環境因子の相互作用近視の発症・進行には遺伝因子と環境因子が複合的に関与していると考えられており,近視における遺伝因子・環境因子間の相互作用を対象とした研究が実施されている.近年では,教育水準が高いほど,遺伝因子が近視化に影響を与えることが報告されており31,32),近視の発症・進行において,教育(幼少期からC20代前半における読み書きなどの近業)が近視の遺伝因子の効果に影響を与えることが示唆される.2016年には,ゲノム全域を対象に遺伝因子・環境因子間の相互作用を検討する研究(gene-environment-wideCinteractionCstudy:GEWIS)がCCREAMにより発表された30).ヨーロッパ系人種C25集団(計C40,036人)およびアジア系人種C9集団(計C10,315人)を対象に,環境因子として「教育」を用いてCGEWISを実行した結果,ヨーロッパ系人種およびアジア系人種において「教育」と相互作用を示す遺伝子領域が複数同定され,ヨーロッパ系人種とアジア系人種間で異なる遺伝子が「教育」と相互作用を示すことが見出された.また,近視に対する「遺伝因子」C×「教育」間の相互作用がヨーロッパ系人種に比べてアジア系人種の方で強いことがわかった.CREAMは遺伝因子に対する「年齢」の影響も調査しており33),子供の時期における近視の早期発症と既知39遺伝子の関連を評価した結果,10遺伝子がC7.5歳までの早期発症(early-onset)に,11遺伝子がC7.5.15歳までの発症(later-onset)に,5遺伝子がCEarly-onsetとClater-onsetの両方に関与することが示された.また,39遺伝子全体の遺伝的効果は,7歳時およびC15歳時における近視化要因のC0.6%およびC2.3%であり,年齢の上昇とともに,遺伝的効果が上昇することが示唆された.さらに,39遺伝子のうち,5遺伝子が子供の時期の「近業」と相互作用するのに対し,「屋外活動の時間」と相互作用を示す遺伝子は認められないことが報告された.以上のことから,近視の発症・進行において,遺伝因子と環境因子間の相互作用が重要であることが考えられる.(21)Cあたらしい眼科Vol.34,No.10,2017C1359おわりに以上,近視の遺伝因子について概説した.近年の精力的な研究により,近視の発症に関与する遺伝子が次々と同定されており,近視の発症および進行メカニズムが解明されつつある.しかしながら,依然として未知な遺伝因子が多く存在していることが考えられるため,近視を対象とした遺伝学的研究調査を今後さらに発展させる必要がある.文献1)水木信久:近視の分子遺伝学.眼科47:717-752,C20052)GuggenheimJA,KirovG,HodsonSA:TheheritabilityofhighCmyopia:aCreanalysisCofCGoldschmidtC’sCdata.CJMedCGenet37:227-231,C20073)GoldschmidtCE:OnCtheCetiologyCofCmyopia.CAnCepidemio.logicalstudy.ActaOphthalmol(Copenh)Suppl98:1,C19684)SperdutoRD,HillerR,PodgorMJetal:Familialaggrega.tionCandCprevalenceCofCmyopiaCinCtheCFraminghamCO.springCEyeCStudy.CArchCOphthalmolC114:326-332,C19965)FarbrotherJE,KirovG,OwenMJetal:Familyaggrega.tionCofChighCmyopia:estimationCofCtheCsiblingCrecurrenceCriskratio.InvestOphthalmolVisSciC45:2873-2878,C20046)PeetCJA,CCotchCMF,CWojciechowskiCRCetCal:HeritabilityCandCfamilialCaggregationCofCrefractiveCerrorCinCtheCOldCOrderCAmish.CInvestCOphthalmolCVisCSciC48:4002-4006,C20077)SchwartzCM,CHaimCM,CSkarsholmCD:X-linkedCmyopia:CBornholmCeyeCdisease.CLinkageCtoCDNACmarkersConCtheCdistalpartofXq.ClinGenetC38:281-286,C19908)ShiCY,CLiCY,CZhangCDCetCal:ExomeCsequencingCidenti.esCZNF644CmutationsCinChighCmyopia.CPLoSCGenetC7:Ce1002084,C20119)ZhaoCF,CWuCJ,CXueCACetCal:ExomeCsequencingCrevealsCCCDC111CmutationCassociatedCwithChighCmyopia.CHumCGenetC132:913-921,C201310)AldahmeshCMA,CKhanCAO,CAlkurayaCHCetCal:MutationsCinLRPAP1areassociatedwithseveremyopiainhumans.AmJHumGenetC93:313-320,C201311)GuoCH,CJinCX,CZhuCTCetCal:SLC39A5CmutationsCinterferC-ingCwithCtheCBMP/TGF-bpathwayCinCnon-syndromicChighmyopia.JMedGenetC51:518-525,C201412)GuoCH,CTongCP,CLiuCYCetCal:MutationsCofCP4HA2Cencod.ingCprolylC4-hydroxylaseC2CareCassociatedCwithCnonsyn.dromichighmyopia.GenetMedC17:300-306,C201513)KleinCRJ,CZeissCC,CChewCEYCetCal:ComplementCfactorCHCpolymorphismCinCage-relatedCmacularCdegeneration.CSci.enceC308:385-389,C200514)MacArthurCJ,CBowlerCE,CCerezoCMCetCal:TheCnewCNHGRI.EBICatalogofpublishedgenome-wideassociationstudies(GWASCCatalog)C.CNucleicCAcidsCResC45:D896-D901,C201715)NakanishiCH,CYamadaCR,CGotohCNCetCal:ACgenome-wideCassociationanalysisidenti.edanovelsusceptiblelocusforpathologicalmyopiaat11q24.1.PLoSGenetC5:e1000660,C200916)SoloukiCAM,CVerhoevenCVJ,CvanCDuijnCCMCetCal:ACgenome-wideCassociationCstudyCidenti.esCaCsusceptibilityClocusCforCrefractiveCerrorsCandCmyopiaCatC15q14.CNatCGenetC42:897-901,C201017)HysiCPG,CYoungCTL,CMackeyCDACetCal:ACgenome-wideCassociationstudyformyopiaandrefractiveerroridenti.esCaCsusceptibilityClocusCatC15q25.CNatCGenetC42:902-905,C201018)HayashiCH,CYamashiroCK,CNakanishiCHCetCal:AssociationCof15q14and15q25withhighmyopiainJapanese.InvestOphthalmolVisSciC52:4853-4858,C201119)VerhoevenVJ,HysiPG,SawSMetal:Largescaleinter.nationalCreplicationCandCmeta-analysisCstudyCcon.rmsCassociationCofCtheC15q14ClocusCwithCmyopia.CTheCCREAMCconsortium.CHumGenetC131:1467-1480,C201220)JiaoCX,CWangCP,CLiCSCetCal:AssociationCofCmarkersCatCchromosomeC15q14CinCChineseCpatientsCwithCmoderateCtoChighmyopia.MolVisC18:2633-2646,C201221)KieferAK,TungJY,DoCBetal:Genome-wideanalysispointsCtoCrolesCforCextracellularCmatrixCremodeling,CtheCvisualCcycle,CandCneuronalCdevelopmentCinCmyopia.CPLoSCGenetC9:e1003299,C201322)VerhoevenVJ,HysiPG,WojciechowskiRetal:Genome-widemeta-analysesofmultiancestrycohortsidentifymul.tipleCnewCsusceptibilityClociCforCrefractiveCerrorCandCmyo.pia.NatGenetC45:314-318,C201323)QiangY,LiW,WangQetal:Associationstudyof15q14andC15q25CwithChighCmyopiaCinCtheCHanCChineseCpopula.tion.BMCGenetC15:51,C201424)ChenCT,CShanCG,CMaCJCetCal:PolymorphismCinCtheCRAS.GRF1CgeneCwithChighCmyopia:ACmeta-analysis.CMolCVisC21:1272-1280,C201525)FanQ,BarathiVA,ChengCYetal:GeneticvariantsonchromosomeC1q41Cin.uenceCocularCaxialClengthCandChighCmyopia.PLoSGenetC8:e1002753,C201226)KieferAK,TungJY,DoCBetal:Genome-wideanalysispointsCtoCrolesCforCextracellularCmatrixCremodeling,CtheCvisualCcycle,CandCneuronalCdevelopmentCinCmyopia.CPLoSCGenetC9:e1003299,C201327)VerhoevenVJ,HysiPG,WojciechowskiRetal:Genome-widemeta-analysesofmultiancestrycohortsidentifymul.tipleCnewCsusceptibilityClociCforCrefractiveCerrorCandCmyo.pia.NatGenetC45:314-318,C201328)HysiCPG,CWojciechowskiCR,CRahiCJSCetCal:Genome-wideCassociationstudiesofrefractiveerrorandmyopia,lessonslearned,andimplicationsforthefuture.InvestCOphthalmol1360あたらしい眼科Vol.34,No.10,2017(22)C