———————————————————————-Page10910-181008\100頁JCLSIアレルギー疾患と遺伝子20世紀後半から今日に至るまで,分子生物学的手法が遺伝学的解析に応用され,多くの単一遺伝子疾患による遺伝子病の原因遺伝子が同定されてきた.さらに今日のポストゲノムの時代に至ってはその原因遺伝子の特定は以前にも増して迅速に行えるようになってきた.しかし,このありふれたいわゆるcommondiseaseに関しての原因遺伝子や重症化因子にかかわる解析にはいまだ困難をきわめている.たとえば,疾患の原因となる特定の候補遺伝子を対象とした解析結果を解釈するうえだけでも,それぞれの報告により結果が異なる場合がある.結局のところ,われわれは,人種差,地域差を超えた包括的かつ十分な理解を得ることにいまだ難渋している.なぜ,それほど困難であるのか.一つには,アレルギー性結膜炎やアトピー性皮膚炎といったcommondiseaseは多因子疾患であり,遺伝因子と環境因子が複雑にからみあって発症することが原因であると考えられる.このような複雑な疾患の原因あるいは素因となる遺伝子をとらえるためにどのような方法がとられるのであろうか.まず,発症や重症化にかかわる原因遺伝子を特定するうえでは,症例対照研究,大家系や兄弟例を用いた罹患同胞対解析や連鎖解析といった遺伝学的方法が用いられる.これらの手法はきわめて重要な知見を与えてくれる.たとえば,一般的に解析の初期の段階で用いられる連鎖解析は,患者間で共通して遺伝しているマイクロはじめにアレルギー性結膜炎の有病率は高くほぼ5人に1人が罹患している.その病態は,軽度から重症のものまでさまざまであるが,重症化しやすいタイプの病態は,結膜の増殖性病変の有無,アトピー性皮膚炎の有無により春季カタル,アトピー性角結膜炎に分類される.これらの頻度は,アトピー性角結膜炎が13.9%,春季カタルが1.6%となっている(1996年,日本眼科医会アレルギー眼疾患調査研究班).重症例を含めアレルギー性結膜炎は,なぜこれほど有病率が高いのであろうか.いったいアレルギー性結膜炎は,遺伝的な素質によりなりやすかったりあるいはなりにくかったりするのであろうか.あるいは,環境要因として発症が規定されるのであろうか.同様に重症化のしやすさといったことは遺伝的にある程度きまっているのだろうか,それとも環境要因により規定されるのであろうか.ここで,重症化症例の特徴を考えてみると,重症例においては,喘息やアトピー性皮膚炎の合併例が多く,特にアトピー症状の悪化は眼症状の悪化につながりやすいことに思い至る.では,全身的なアレルギー疾患は同様な観点からどの程度わかっているのだろうか.このような素朴な疑問に答えるため,アレルギー性結膜炎のみならず,アレルギー疾患全般に対して多くの努力が費やされてきた.本稿では,これまでの道筋と成果をスナップショットし,分子遺伝学的病態としてどこまでわかってきたかに関して概略を提示してみたい.(29)???*DaiMiyazaki:鳥取大学医学部視覚病態学〔別刷請求先〕宮?大:〒683-8504米子市西町36-1鳥取大学医学部視覚病態学特集●眼アレルギーの知識はいまあたらしい眼科25(2):163~170,2008結膜アレルギー重症化のメカニズムはここまでわかった─ゲノムからみた重症化因子─?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????宮?大*本誌Vol.25,No.2の特集「眼アレルギーの知識はいま」のうち,宮﨑大先生の論文(p.163~170)中に印刷工程で“文字(a,b,e,g)の脱落(p.166,168,169)”が生じました.宮﨑先生並びに読者諸先生には大変ご迷惑をおかけいたしました.深くお詫び申しあげますと共に,以下に訂正後の論文を「再掲載」いたします.再掲載———————————————————————-Page2???あたらしい眼科Vol.25,No.2,2008(30)伝子の特定にきわめて有効に活用できる.機能面では,SNPは,その生じた部位によって表現型への影響が異なり,特にアミノ酸変化が生じる翻訳部位や,遺伝子発現量に影響する調節領域に存在する場合,表現型へ大きく影響することになる.IIアレルギー疾患における染色体と遺伝子の関連これまでアレルギー疾患においてどのような染色体と遺伝子の関連が判明しているのであろうか.表1には,アトピー,喘息に関して,関連性がある,あるいはないと報告された遺伝子群の要約のアップデートをまとめてみた.関連性があると報告された遺伝子は,cholinergicreceptormuscarinic3(CHRM3),インターロイキン-4(IL-4),CD14,IL-13,b2アドレナジックレセプター(ADRB2),HLA-DRs,HLA-DQs,HLA-DBs,インターフェロンgレセプター1(IFNGR1),glutathioneS-transferase(GSTP1),FceRIb鎖,一酸化窒素合成酵素1(NOS1),STAT6,cysteinylleukotrienerecep-tor2(CYSLTR2),IL-4レセプター(IL-4R),RANT-ES,血小板活性化因子分解酵素(PAFAH),NOS2A,トロンボキサンA2レセプター(TBXA2R),インターフェロンgレセプター2(IFNGR2)である(表1にsと示した).一瞥してわかるのは,多くの候補遺伝子が調べられたにもかかわらず実際に有意な関連性が証明されたものはそれほど多くはないという点であろう.染色体でみた場合は,1番,5番,6番,11番,12番,13番,16番,17番,19番,21番に関連遺伝子が認められている.このなかで関連性が検出された遺伝子(s)が比較的多い染色体は5番と17番であり,それぞれ特徴的な遺伝子領域を含んでいる.しかも,興味深いことに5番と17番はNishimuraら1)によって報告されたアレルギー性結膜炎の関連染色体とも一致している.これらの候補領域にいったいどのような遺伝子があるのであろうか.まず,前述の5番染色体には,ヘルパーT細胞(Th)2型のアレルギー関連サイトカイン遺伝子が多く認められる.インターロイキンIL-3,IL-4,IL-5,IL-13は肥満細胞の分化/活性化/アポトーシス抑制,B細胞の活性化,IgEの産生,好酸球の活性化などに深くかサテライトマーカーといわれる単純なくり返し配列を標的として設置しそれを疾患のマーカーとして代用して解析する手法である.この手法をベースに,染色体11q13にはどうもアトピー関連遺伝子の一つが位置していることが判明し,実は11q13にある高親和性免疫グロブリンE(IgE)レセプター(FceRI)b鎖がアトピーと関連することが1994年に初めて報告され大きな注目を浴びた.高親和性IgEレセプターb鎖は,肥満細胞上に発現し,アレルゲン特異的な脱顆粒をひき起こすうえでの要となるIgEのレセプターサブユニットである.つぎに,全ゲノムを網羅的に解析し,関連する領域がないか調べられるようになってきた.その流れとして,アトピーや喘息患者の全ゲノムを対象にした連鎖解析の結果もいくつか報告されている.共通して認められた領域は,ほぼ5q,6p,12q,13qといった領域であるが,その他同定された染色体領域も含め,その結果は,必ずしも一致していない.おそらく環境背景が異なること,人種差などがその原因として考えられよう.アレルギー性結膜炎に関しては,発症は遺伝的に規定されているのだろうか.これに関しては,全ゲノム解析ではないが,喘息などアレルギー関連遺伝子の存在が推定されていた5,6,11,12,16,17番染色体を対象に罹患同胞対法で解析した報告がある1).その結果によれば,アレルギー性結膜炎との関連は,5,16,17番染色体に認められ,弱い関連が,6番染色体にあると報告された.一般に,連鎖解析のみでは,遺伝子同定まで至ることは困難である.このため,通常,連鎖不平衡を手がかりに,さらに候補領域を狭めることになる.連鎖不平衡解析は,異なった家系であっても共通の遺伝子変異がかかわっているとの前提(仮定)のもと,疾患と遺伝子変異の関連性を探る手法である.特に最近では,一塩基多型SNP(singlenucleotidepolymorphism)のデータベースが整備され疾患遺伝子との関連性の解析が以前にもまして効率的に行われるようになってきた.SNPとは,数百から千塩基対に一カ所程度存在する多型である.SNPは連鎖解析に用いられるサテライトマーカーとは,大きく異なった特徴がある.すなわち,かなり高密度にゲノム上に分布し,かつ,populationにより特定のパターンの配列で存在するという点である.こヱ———————————————————————-Page3あたらしい眼科Vol.25,No.2,2008???(31)表1アレルギー疾患と関連する遺伝子遺伝子病態染色体関連の有意性AGTアトピー1FCER1A*1気道過敏性,アトピー1FCER1G*2気道過敏性1CHRM3喘息,アトピー1sPTGS2喘息,アトピー1LELP1喘息,アトピー1IL-10喘息,アトピー1FCGR2Aアトピー1IL-12RB2アトピー1SELPアトピー1CTLA4喘息,アトピー2CD28喘息,アトピー2IL-1aアトピー2IL-1RAアトピー2IL-1b喘息,アトピー2SLC11A1アトピー2CCR5喘息,アトピー3BCL6アトピー3CD86喘息,アトピー3MUC4喘息,アトピー3TLR9アトピー3GYPAアトピー4IL-2アトピー4ADRB2喘息,アトピー5IL-4喘息,アトピー5sSPINK5アトピー5CD14アトピー5sIL-13アトピー5sIL-3喘息,アトピー5IL-5喘息,アトピー5ADRB2喘息5sLTC4S喘息,アトピー5IRF1喘息,アトピー5CSF2喘息,アトピー5HAVCR2アトピー5ITKアトピー5TAP1アトピー6HLA-DRs喘息6sHLA-DQsアトピー6sHLA-DBsアトピー6sEDN1アトピー6TNFアトピー6LTAアトピー6ARG1喘息,アトピー6TNF喘息,アトピー6HLA-Cアトピー6TNFアトピー6IFNGR1アトピー6s遺伝子病態染色体関連の有意性IL-6喘息,アトピー7NAT2アトピー8DEFB1喘息,アトピー8TLR4喘息,アトピー9PLAU喘息,アトピー10MS4A2喘息,アトピー11SCGB1A1アトピー11GSTP1喘息11sIL-18喘息,アトピー11GPR44喘息,アトピー11MUC2喘息,アトピー11MUC5AC喘息,アトピー11MUC5B喘息,アトピー11FCER1B*3アトピー11sTIMELESS喘息,アトピー12AICDAアトピー12NOS1喘息12sIFNGアトピー12STAT6喘息12sCYSLTR2アトピー13sARG2喘息,アトピー14IGHG1アトピー14RAGEアトピー14IL-16喘息,アトピー15IL-4Rアトピー16sCX3CL1喘息,アトピー16CARD15喘息,アトピー16SPNアトピー16IL-21Rアトピー16RANTES喘息,アトピー17sPAFAH喘息17sCCL2喘息17sCCL11喘息,IgE17sACEアトピー17NOS2Aアトピー17sPAFAH喘息,アトピー17LILRB4アトピー19TBXA2R喘息19sFCER2アトピー19C5R1喘息,アトピー19IFNGR2喘息21sCSF2RB喘息,アトピー22MIF喘息,アトピー22IL13RA1喘息,アトピーXCYSLTR1喘息,アトピーX*1高親和性IgEレセプターa鎖(FCER1A).*2高親和性IgEレセプターg———————————————————————-Page4???あたらしい眼科Vol.25,No.2,2008(32)意な関連を示したことと一致している.また,実際,春季カタルにおいてもIL-4の産生量が増大することが知られている.詳細は,福田ら2)のreviewに譲るが,重症性アレルギー性結膜炎の特徴である結膜のリモデリングをひき起こすうえで,IL-4は,線維芽細胞の増殖,遊走,アポトーシス抑制,Ⅰ型コラーゲン,Ⅲ型コラーゲン,フィブロネクチンなどの細胞外マトリックス成分の合成促進,TIMP-1,TIMP-2の産生促進といったきわめて重要な役割を果たす.アレルギー性結膜炎との関連が示されたもう一つの染色体は,6番染色体であり,ここにはHLA-DRs,DQs,DBsといったクラスII遺伝子群に加え,IFNGR1との関連性が報告された.クラスII遺伝子は,抗原提示細胞により提示されるアレルゲンがCD4T細胞上のT細胞レセプターを活性化するうえで必須の遺伝子であり,その多型がアトピーなどの発症に関連するであろうことは理解しやすい.最近では,松田らにより,IFNGR1が眼病変を伴うアトピー性皮膚炎やアトピー性白内障と関連することが報告され3),白内障発症はiNOSの増大によるものではないかと示された.この場合インターフェロンgとLPS刺激により水晶体上皮細胞で産生されるiNOSが白内障発症を誘導する可能性がある.一方,マウスアレルギー性結膜炎モデルでみた場合,IFN-gの阻害により好酸球浸潤が抑制されることも報告されている4).では,他の因子はどうであろうか.松田らの報告においては興味深いことに,眼症状をもつアトピー患者において肥満細胞の活性化に強く関与する高親和性IgEレセプターb鎖や,IL-13との関連性が認められなかった.このことは,アレルギー関連遺伝子群は,組織特異的な役割をもつものとそうでないものに分けられる可能性があることを示唆している.IIIアレルギー性結膜炎とサイトカインこのように,アレルギー発症に関連して重症化に寄与する可能性のある因子群が遺伝学的アプローチから判明しつつある.アレルギー性結膜炎の病態を理解するうえでもこれらの知見はきわめて重要であると考えられる.ただし,ここで留意すべき点がある.たとえば,有意な関連性が認められなかったと報告された遺伝子であってかわるサイトカイン群であり,このなかでTh2型細胞の活性化やIgEの産生に強く関与するIL-4,IL-13の関連性が報告された.さらに,5番染色体では,CD14とADRB2の関連性が報告された.CD14は,グリコシル?ホスファチジルイノシトール(GPI)結合型単鎖膜糖蛋白であり,リポポリサッカライド(LPS)とLPS結合蛋白の複合体のレセプターとして機能する.おもに単球やマクロファージ,Langerhans細胞や濾胞樹状細胞に発現し,細菌由来のLPS刺激に応答して免疫応答を制御する役割がある.意義としては,幼少時の細菌感染によりアトピーになりにくい体質になるといった現象に関連している可能性があろう.ADRB2は,内因性のカテコールアミンに反応するb-agonistのレセプターであり,喘息に特異的な因子と考えられる.17番染色体に位置する関連遺伝子は,RANTES,PAFAH,NOS2Aである.RANTESは,重要なCCケモカインの一つであり,そのレセプターCCR1,CCR3,CCR5を介してこれらを発現するマクロファージ,好酸球,肥満細胞,Th1型細胞を活性化する.血小板活性化因子(PAF)は,気管支喘息の種々の症状の発症に関与している.PAFAHは,PAFの分解をする酵素であり,喘息では,PAFの増大とともにPAFAHレベルの低下が知られている.InducibleNOsynthase(NOS2A,iNOS)は,一酸化窒素合成酵素であり,喘息の重症度,好酸球レベルとの相関が報告された.さらに興味深いことにiNOSは,染色体17q11.2-q12にあるCCchemo-kineclusterregionに存在する.ここには,eotaxin-1,MIP-1a,MCP-1,MCP-2,MCP-3,MCP-4,HCC-1,RANTES,I-309,など多くのCCケモカイン群が位置しており,eotaxin-1(CCL11)やMCP-1(CCL2)は喘息との関連が示唆されている.特に,春季カタルなど重症のアレルギー性結膜炎において増大が認められ,かつその病理像に大きく寄与していると考えられるCCケモカインは,eotaxin-1,MIP-1a,MCP-1,RANTESなどであり,これらの因子群の病態への関与が遺伝的にも示唆される.アレルギー性結膜炎に関してNishimuraら1)が報告したなかで残りの染色体領域は,6番と16番である.まず,16番染色体には,IL-4レセプター(IL———————————————————————–Page5あたらしい眼科Vol.25,No.2,2008???(33)アレルギー性結膜炎の重症化を考えるうえでサイトカインおよびそれぞれの炎症細胞の関連性を図1にまとめた.このなかで肥満細胞は,即時相のかゆみや浮腫といった症状を生じさせる中心となる炎症細胞である.肥満細胞はさらにIL-4,IL-9,IL-10など多くのTh2型炎症性サイトカインを合成するのみならず,トリプターゼ,キマーゼなど好酸球や好中球浸潤,さらに結膜の乳頭形成などリモデリングにも関与する大量のプロテアーゼを放出する.また,活性化好酸球と同様,組織障害性のmajorbasicproteinも合成する.つまり,肥満細胞自体が重症化の重要な一翼を担っていることは想像に難くない.解析するモデルによりその寄与は異なると考えられるが,筆者らの作製した肥満細胞欠損マウスを用いたアレルギー性結膜炎においては,欠損により好酸球浸潤が有意に抑制され,肥満細胞を戻してやること(移入)も,現実として関連性がまったくないというわけではない.実際,報告により関連性の有無が異なる場合もある.これは環境因子,遺伝的背景両方が影響していると考えられよう.多因子疾患の場合,環境因子,遺伝的背景といったパラメータを制御したうえで解析する必要性もある.そこで,このためには細胞レベルの網羅的解析に加え,モデル動物による解析が必須であり,これらが遺伝学的アプローチの解析結果を補完しあうものとなろう.臨床でみた場合,実際春季カタルといった重症のアレルギー性結膜炎で増大するサイトカインは何であろうか.涙液中には,IFN-g,IL-1b,IL-2,IL-4,IL-6,IL-7,IL-6sR,IL-12,IL-13,eotaxin-1,eotaxin-2,MCP-1,MIP-1d,M-CSF(macrophage-colonystimulationfoctor)の増大が報告されている5,6).ここで図1アレルギー性結膜炎重症化のメカニズムB細胞Th2細胞好中球線維芽細胞肥満細胞好酸球IL-8IL-8MIP-1MIP-1αTNF-αGM-CSFMIP-1αRANTESEotaxin-1Eotaxin-1Eotaxin-1MCP-1IP-10MIGIL-4TNF-αIL-4IL-6IL-12GM-CSFTNF-αIL-5IL-4IL-6IL-10SOCS3CCR2CCR1CCR1CCR3CCR3CCR2CCR5CCR1CCR3CXCR1CXCR3CXCR2CXCR2CXCR4GATA3抗原提示細胞単球/マクロファージ———————————————————————-Page6———————————————————————-Page7———————————————————————-Page8???あたらしい眼科Vol.25,No.2,2008(36)???????50:195-204,20066)LeonardiA,CurnowSJ,ZhanHetal:Multiplecytokinesinhumantearspecimensinseasonalandchronicallergiceyediseaseandinconjunctival?broblastcultures.????????????????36:777-784,20067)YoshikawaM,TamariM,HasegawaKetal:MarkedincreaseinCCchemokinegeneexpressioninbothhumanandmousemastcelltranscriptomesfollowingFcepsilonreceptorIcross-linking:aninterspeciescomparison.??????100:3861-3868,20028)MiyazakiD,NakamuraT,TodaMetal:Macrophagein?ammatoryprotein-1alphaasacostimulatorysignalformastcell-mediatedimmediatehypersensitivityreactions.?????????????115:434-442,20059)MiyazakiD,TominagaT,Kakimaru-HasegawaAetal:Therapeutice?ectsoftacrolimusointmentforrefractoryocularsurfacein?ammatorydiseases.?????????????,2007Sep25[Epubaheadofprint]文献1)NishimuraA,Campbell-MeltzerRS,ChuteKetal:Geneticsofallergicdisease:evidencefororgan-speci?csusceptibilitygenes.????????????????????????124:197-200,20012)福田憲,熊谷直樹,藤津揚一朗ほか:アレルギー性結膜膝下におけるリモデリング.日眼会誌111:699-710,20073)MatsudaA,EbiharaN,KumagaiNetal:Geneticpoly-morphismsinthepromoteroftheinterferongammareceptor1geneareassociated