# 遺伝医学アップデート：基礎医学から臨床現場まで
## （5）単一遺伝子異常による糖尿病に対する個別化医療

\author{
東京女子医科大学附属八千代医療センター糖尿病・内分泌代謝内科 \\ 東京女子医科大学病院ゲノム診療科 \\ 東京女子医科大学総合医科学研究所 \\ 東京女子医科大学医学部内科学講座糖尿病 - 代謝内科学分野
}

（受理 2023 年 8 月 23 日）

## Genetic Medicine Update: From Basic Research to Clinical Care (5) Precision Medicine for Monogenic Diabetes

\author{
Naoko Iwasaki \\ Department of Diabetes and Metabolic Endocrinology, \\ Tokyo Women’s Medical University Yachiyo Medical Center, Chiba, Japan \\ Institute of Medical Genetics, Tokyo Women's Medical University, Tokyo, Japan \\ Institute for Comprehensive Medical Sciences, Tokyo Women's Medical University, Tokyo, Japan \\ Division of Diabetology and Metabolism, Department of Internal Medicine, \\ Tokyo Women’s Medical University School of Medicine, Tokyo, Japan
}

Maturity-onset diabetes of the young (MODY) is the most prevalent form of early onset diabetes patients with caused by a single gene disorder.

The number of patients with MODY in Japan is estimated to be more than 12,000. MODY1, MODY2, and MODY3 are the most prevalent types of MODY, and are good indications for precision medicine, which results in improved prognosis and medical cost-effectiveness associated with MODY. We have provided a basis for genetic diagnosis and treatment of MODY using precision medicine. Improving the quality of life in patients with MODY by promoting the use of of precision medicine is an urgent task in Japan.

Keywords: MODY, precision medicine, monogenic diabetes, genetic diagnosis, quality of life

## 糖尿病遺伝子研究の歴史糖尿病と遺伝の関わりは古くから気づかれていた が，大多数を占める 2 型糖尿病の遺伝形式が複雑で あったため研究は長らく困難な時代が続いていた。今日では, 糖尿病全体の $90 \%$ 程度を占める 2 型糖尿病と，5\% 程度を占める 1 型糖尿病はともに多因子遺伝によること，加えてメンデル遺伝やミトコンド リア遺伝による糖尿病があり，さらに糖尿病を併発

夕ー糖尿病・内分泌代謝内科 iwasaki.naoko@twmu.ac.jp doi: 10.24488/jtwmu.93.5_103

Copyright (C) 2023 Society of Tokyo Women's Medical University. This is an open access article distributed under the terms of Creative Commons Attribution License (CC BY), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original source is properly credited.

## Inheritance of diabetes

Figure 1. Modes of inheritance observed in diabetes.

The three major modes of inheritance and the associated form diabetes are shown.

MODY, maturity onset diabetes of the young; MIDD, maternally inherited diabetes and deafness; MELAS, mitochondrial myopathy, encephalopathy, lactic acidosis, and syncope.

Table 1. Genetic classification of diabetes mellitus.

T1DM, type 1 diabetes; T2DM, type 2 diabetes; MIDD, maternally inherited diabetes and deafness; MELAS, mitochondrial myopathy, encephalopathy, lactic acidosis and syncope; MODY, maturity onset diabetes of the young; AD, autosomal dominant; AR, autosomal recessive; NDM, neonatal diabetes.

しやすい染色体異常症も知られており，様々な遺伝形式による糖尿病が存在することが明らかにされている (Figure 1, Table 1). 多因子疾患は加齢, 肥満などから構成される環境要因と遺伝要因（効果の小さな多数の糖尿病感受性遺伝子の集合体のアウトプットとしての疾患感受性）の相互作用によって発症する。一般的な疾患である高血圧，高脂血症，喘息, 肥満なども多因子疾患である.

## 1 型糖尿病と 2 型糖尿病

2 型糖尿病の遺伝形式が多因子遺伝であったため, 原因遺伝子の解明は「遺伝学者の悪夢」といわれてきた。しかし，遺伝形式を問わずに原因遺伝子を解析することが可能な解析法として罹患同胞対法 (affected sib-pair analysis) が開発され1),これを契機に糖尿病の遺伝子研究は飛躍的に進展した. 1989 年には本法によって 1 型糖尿病の発症に HLA 遺伝子領域が関連することが明らかにされた22. 1994 年には全ゲノム上のマーカーを用いた解析により，改めて 1 型糖尿病の発症には HLA 領域に存在する遺伝子が関連することが示されだ. . 我々も 2 型糖尿病の原因遺伝子解析としてわが国で最初に罹患同胞対法を用いた解析を手掛けだ），その後，日本人 2 型糖尿病の感受性座位が染色体 21 番上のある領域に存在する可能性を示じ，最終的に原因となる一塩基多型 (single nucleotide polymorphism : SNP) が染色体 21 番上の KCNJ15（Potassium Inwardly Rectify-

G

Figure 2. Kcnj15 inactivation in Akita diabetic mice enhanced insulin secretion. G: Fasting blood glucose and OGTTs in siRNA-treated and control Akita mice. Each female mouse was fasted overnight (mean 6 SEM $[n=8]$ ). H: Plasma insulin levels before and after OGTTs in siRNA-treated and control Akita diabetic mice (mean 6 SEM $[\mathrm{n}=4]$ ). Reprinted from reference no. 7 under CC BY-NC-ND 3.0.

ing Channel Subfamily J Member 15）遺伝子に存在することを明らかにした．KCNJ15に見出されたバリアント $\mathrm{rs} 3746876$ の $\mathrm{T}$ allele が 2 型糖尿病と有意に関連し, T allele は KCNJ15 発現を光進させることが判った. そこで, rs3746876 の機能を明らかにするためにヒト $\beta$ 細胞を使用して siRNA による $K C N J$ 15 の不活化を行い，インスリン分泌が回復することを確認しだ. その後、インスリン分泌低下型の遺伝性糖尿病のモデル動物である Akita mice に siRNA を用いてKcnj15を抑制したところ，Akita mice の内因性インスリン分泌が糖負荷後に有意に増加し，結果的に負荷後の血糖が有意に低下することを認めた (Figure 2) $)^{7)}$. 以上から $\mathrm{KCNJ} 15$ 遺伝子は糖尿病治療薬の候補分子であると考えられ, 既に海外の大学でその方面の研究に着手している研究室がある.

今日では，罹患同胞対法や連鎖解析とは異なり，連鎖を考慮しない全ゲノム関連解析 (genome-wide association study：GWAS）が多因子疾患の遺伝子解析において主流となっている. シーケンサー機能の向上と解析アルゴリズムの開発により数万例の対象患者対数万例の対照といった巨大スケールのサンプルによるGWAS が国際共同研究によって推進され， 2 型糖尿病以外にも多くの疾患で成果が報告されている. 2 型糖尿病の感受性遺伝子/座位は既に数百種類が報告されているが, odds ratio (OR) が 1.5 を超えるバリアントは稀であり， 1 個のバリアントで発症を予測することは困難である。そこで，比較的効果の強い数種類のバリアントを組み合わせた genetic risk score (GRS) を用いた発症予測が開発されている。予測能はかなり向上しているものの現時点では臨床応用には至っていない。

## メンデル遺伝による MODY

メンデル遺伝による糖尿病は単一遺伝子異常による糖尿病 (monogenic diabetes) と呼ばれる。一般に浸透率が高く, 生活習慣に関係なく若年で発症する (Figure 1). Monogenic diabetes の大部分を占める型が maturity-onset diabetes of the young (MODY) である. MODY の疾患概念は 1960 年にミシガン大学 Fajans によって, 肥満なく若年で糖尿病を発症し, スルフォニル尿素薬が奏功する症例として報告されだ . その後, Fajans は 5 世代にわたる若年発症糖尿病の巨大家系を見出し, シカゴ大学 Bell らが連鎖解析により当該家系の原因遺伝子 (MODY1) が染色体 20 番長腕に存在することを 1991 年に報告した99. MODY1のクローニングは, 長らく不明のままであった糖尿病の発症機序を明らかにする画期的な発見につながるとして大きな期待が寄せられ，果たして 1996 年に Bell らが MODY1 の原因が hepatocyte nuclear factor（HNF）-4 (HNF4A) 遺伝子であることを見出した10.

MODY は 3 世代以上の濃厚な糖尿病家族歴を有することが多いが, de novo発症による孤発例の MODY 症例が報告され ${ }^{11}$, 現在では家族歴は必須ではないことが知られている. MODY のうち MODY 1, MODY2, MODY3 および MODY13 関しては分子病態に即した最適で有効な治療法が明らかにされ, 適切な介入で治療予後や QOL の向上が望めることから 2014 年に Consensus Guideline が発表され, 2022 年には改訂版が公表された212.

## MODY の疫学

海外の報告によると, MODY の頻度は糖尿病全体の $1 \sim 3 \%$ と報告されている ${ }^{13144}$. 令和元年の厚労省の発表 ${ }^{15}$ によると「糖尿病が強く疑われるもの」は

351 万人とされており, 単純計算では少なくとも 3.5 万人程度の MODY 患者が存在することになる。また, 日本糖尿病学会「単一遺伝子異常による糖尿病の成因，診断，治療に関する調査研究委員会」による推算では,「少なくとも 12,000 人以上」と記載されている ${ }^{16)}$. 本邦で MODY の有病率に関する報告は少ないが, 当施設における調査では 25 歳未満発症のインスリン非依存型糖尿病患者の $11.5 \%$ が臨床的に MODY に該当した ${ }^{17}$. この集団から特に典型的な家系を抽出して詳細な家系情報を調查し ${ }^{18}$, その家系の中から日本で 1 例目の MODY1 $1^{19)}, M O D Y 3^{20)}$ および世界で 1 例目のMODY5 ${ }^{21}$ を報告した. また, 依藤らは尿糖を指摘された非肥満かつ家族歴のある小児 80 例のうち 38 名 (47.5\%) が MODY1, MODY2, MODY3 および MODY5 の病原性バリアントを保有することを明らかにしている22)，米国ジョスリン糖尿病センターの調査においても 1 型糖尿病と診断され，50 年以上の罹病期間を有する 1,019 名のうち 80 名 (7.9\%)に MODY 遺伝子に病原性バリアントもしくはその可能性の高いバリアントが検出されてお $り^{23}$, MODY は従来考えられていたほど稀な疾患ではないことが示唆される。また，英国の調查によると MODY2 遺伝子の病的バリアント保有者の頻度は, 妊娠糖尿病患者を用いた推計から一般人口 1,000 人当たり 1 人であると推定した ${ }^{24)}$. MODY2 は軽症例が多く，インスリン抵抗性が出現する妊娠期に高血糖が出現することが多く, 境界型糖尿病あるいは耐糖能障害と診断されていたり，未診断で経過することが多いと考えられる。我々も妊娠を契機に糖尿病の診断に至った境界型糖尿病という典型的な経過を有する MODY2 の姉妹例において，新規の病的バリアントを報告した25).

## MODY の病態

## 1. MODY の原因遺伝子

MODY の原因遺伝子は 14 種類報告されている (Table 2 ${ }^{2627)}$. MODY の中ではグルコキナーゼ遺伝子（GCK）の病的バリアントを原因とする MODY2 と, HNF-1 $\alpha$ 遺伝子 (HNF1A) を原因とする MODY 3 が最多で, 英国ではこの 2 種類で MODY 全体の 8 割程度を占める ${ }^{14}(\text { Figure 3 })^{28}$. 次に HNF-4 $\alpha$ 遺伝子 （HNF4A）を原因とするMODY1, HNF-1 $\beta$ 遺伝子 （HNF1B）を原因とする MODY5 が続く. 本稿では頻度の高い MODY1, MODY2, MODY3 およ゙ MODY5 の病態について簡単に述べる.

## 2. 解糖系酵素の機能障害による MODY

MODY2 は GCK の病的バリアントが原因で発症する糖尿病である. GCK がコードするグルコキナー ゼは, 解糖系の第一ステップであるグルコースからグルコース 6 リン酸への変換を触媒する酵素であり, 膵 $\beta$ 細胞においてはグルコースセンサーとして機能している．MODY2 患者ではインスリン分泌刺激となる血中グルコース濃度の閥値が上昇しており, その結果として軽度の空腹時血糖上昇が認められる。ただし，グルコースが閾値を超えた場合の追加インスリン分泌能は正常であるため, 食後の血糖上昇幅は抑えられる. MODY2 患者における平均 50 年の長期予後は良好で, 糖尿病細小血管障害や大血管障害の発症は稀である ${ }^{29}$.さらに MODY2では経口薬やインスリンは無効であり, 投与中止後の $\mathrm{HbA}$ $1 \mathrm{c}$ が不変であることも示されている3 ${ }^{30}$. 以上より, 2 型糖尿病と診断されていても MODY2であることが判明すれば，すべての投薬中止が推奨されてい $る^{12}$.

## 3. 転写因子の機能障害による MODY

MODY1, MODY3, MODY5 はそれぞれ HNF1A， HNF4A 抺よび HNF1B の病的バリアントが原因で発症する. HNF は肝臟や膵藏, 腎臓, 消化管や生殖器に多く発現する核内転写因子遺伝子ファミリーであり，コードするタンパク質は下流遺伝子の転写因子結合部位に結合し, 胎生期の膵 $\beta$ 細胞の発生分化や膵 $\beta$ 細胞でのインスリン分泌調整に関係している.これらの病的バリアントはインスリン分泌不全を引き起こし, 若年でのインスリン分泌低下型糖尿病の発症原因となる. 病的バリアントの種類により表現型の不均一性が認められるが, MODY1 および MODY3 患者では進行性のインスリン分泌不全により思春期前後での糖尿病発症を特徴とし, MODY5 患者では多くが発症早期からインスリン依存性の糖尿病を発症する。

糖尿病以外の特徴的な表現型として, MODY1 患者では巨大児や新生児から小児期にかけての高インスリン血症を伴う低血糖や脂質異常が報告されている ${ }^{31}$. MODY3 患者では HNF1A が SGLT1 (sodiumglucose transporter 1) ならびに SGLT2 (sodium-glucose transporter 2) の発現調節にかかわることから腎尿細管におけるグルコース再吸収の閾値低下による尿糖排泄閾値の低下が認められる。少のため早期の段階で糖尿陽性を指摘され，学校検尿を契機に指摘されることが多い. 日本人 MODY3 患者の診断年齢は 10

Table 2. Clinical features of subgroup of MODY.

 \\

MODY, maturity onset diabetes of the young.

Adapted from reference no. 27 (Naylor R, Knight Johnson A, del Gaudio D. Maturity-Onset Diabetes of the Young Overview. 2018 May 24. In: Adam MP, Mirzaa GM, Pagon RA, et al., editors. GeneReviews ${ }^{\circledR}$ [Internet]. Seattle (WA): University of Washington, Seattle; 1993-2023. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK500456). (C1993-2023 University of Washington.

歳前後に集中している322。また, HNF1A はがん抑制遺伝子としての機能を有することと関連して MODY3 は高率に肝細胞腺腫を合併することが報告されている33). 腹部超音波検査で偶然に指摘されることが多く, 我々の症例においても MODY3 患者 7 名中 4 名に腹部超音波検査で肝内に高輝度の腫瘤が認められ, 肝細胞腺腫が疑われている ${ }^{3435)}($ Table 3).確定のためには肝生検による病理診断を要するが肝細胞腺腫は予後良好であるため, 経過観察を行っている.

MODY5 患者においては HNF1B が高発現である臟器の機能異常や原発性副甲状腺機能元進症, 低又グネシウム血症, 若年性高尿酸血症などの代謝障害が報告されている ${ }^{36)}$ 38). 形態異常に関しては, 膵 (体尾部欠損 $)^{38139}$, 腎(腎形成不全40), 尿管狭窄による水腎症 ${ }^{38}$, 馬蹄腎, 片腎など), 泌尿生殖器系 (双角子宮など $)^{40}$ などが知られている。

## MODY と個別化医療

## 1. 個別化医療とは

個別化医療は「患者一人ひとりの体質や病態にあった, 有効かつ副作用の少ない治療法や予防法」と定義されている。臨床医にとっては聞き慣れない言葉ではあるが，日常の糖尿病診療においても個別化医療の考えはすでに浸透している．例えば患者の年齢や日常生活動作 (ADL), 生活習慣, 内因性インスリン分泌, 肥満の有無, 糖尿病合併症の状況で $\mathrm{HbAlc}$, 血圧や脂質などの治療目標を個別に定め,個々の生活指導の内容や病態に合わせ治療薬の選択

Figure 3. Identification, important clinical features, and implications for the common MODY subtypes.

Patient clinical features, treatment needs, and parental history of diabetes may be suggestive of MODY. A MODY probability calculator can use these features to predict the probability of disease, and be used in combination with disease biomarkers and other useful clinical information to determine if genetic testing for MODY should be done. Genetic testing can stratify patients into specific MODY subgroups based on their genotype, which may be used to identify current and predicted clinical features and treatment responses. Reprinted from reference no. 28 under CC BY 4.0.

を行うことは個別化医療である。しかしながら必ずしも一人ひとりの病態に完璧に合致した治療が行われているわけではなく, 客観的な指標として遺伝学的背景を根拠とした適切な治療を提供することや，予後推定を可能とすることが糖尿病患者において遺伝子解析に基づいたゲノム情報を活用する意義といえる。本邦においては遺伝子解析へのアクセスが極めて限定的であり，かつ保険未収載であることから，主治医が 1 型糖尿病あるいは 2 型糖尿病として非典型的であるとは感じつつも, 現状として MODY 1 型糖尿病, 若年発症もしくは 2 型糖尿病の保険病名で治療を受けていると思われる。

MODYを代表とする単一遺伝子による糖尿病では, 1 種類の原因遺伝子が強く影響して糖尿病を発症することから成因が明確であり，病態に合わせた個別化医療を行いやすいという特徴がある（Figure 3 ${ }^{28}$. MODY は原因遺伝子によって個別化医療の内容が異なっている (Figure 4) ${ }^{28}$. MODY1, MODY3患者では, スルフォニル尿素薬 $\left(\mathrm{SU}\right.$ 薬) ${ }^{41}$ および GLP 1 受容体作動薬 (GLP-1RA) に対する感受性が高く, メトホルミンあるいはインスリン治療中の患者においても, SU 薬および GLP-1RAへの切り替えによる血糖コントロールの改善が知られている。

## 2. 個別化医療のアウトカム

我々が遺伝学的診断を行った患者に対し, ISPAD 2022 Consensus Guideline ${ }^{12}$ に基づいて個別化医療を実施した症例を Table 3 に示した ${ }^{35}$. 結果として HbAlc は治療切り替えの 1 年後には有意に改善しており, 治療費用も有意に安価となった(Figure 5).実際には脺 $\beta$ 細胞機能レベルには個人差が存在し,特に糖尿病罹患歷が長い症例では上記の薬剤に対する感受性が低下することもあり，徐々に切り替えていくのがよい，また，患者によっては長期間継続していたインスリンの減量や中止に不安を抱く場合もあり，患者ニーズを尊重しながら切り替えていく。 MODY3 患者における糖尿病の細小血管合併症の出

Diabetologia 2017;60: 769-777.

Figure 4. Precision medicine for monogenic diabetes.

Molecular genetics-based approach for precision diabetes in monogenic and type 2 diabetes. The genetic etiological features that define subgroups based on the differential features and treatment implications, are shown. A similar approach for precision medicine in polygenic complex type 2 diabetes has failed to identify discrete etiological subgroups and associated clinically useful treatment implications. Reprinted from reference no. 28 under CC BY 4.0.

A

Months after treatment alteration
B

Months after treatment alteration

Figure 5. Changes in HbAlc and monthly cost for diabetes treatment after one year. The left panel (A) shows HbAlc every three months after starting precision medicine. The right panel (B) shows monthly medical costs before and after 1 year of starting precision medicine.

現は血糖コントロール状況に依存しているが，SU 薬導入により 1 型糖尿病患者群よりも細小血管合併症の発症率低下が認められたとの報告もある ${ }^{42)}$ 。一方で心血管イベントの発症リスクは高いという報告43)もあり，脂質異常症を認めた場合はスタチンによる治療が必要である.

MODY2 患者においては前述の通り細小血管障害および大血管障害の発症は稀であることが報告され

ていることから，妊娠時を除いて糖尿病治療薬の中止が推奨されている。妊娠中の管理においては母親が MODY2 かつ胎览が GCK バリアントを共有していない場合のみ巨大览および新生坚低血糖のリスクを考慮し通常の糖尿病合併妊娠と同様にインスリンによる管理が推奖される。ただし実臨床においては胎览の遺伝子解析は侵襲的であり，実際には胎览超音波検査での成長曲線からジェノタイプの推定を行うが，その確実性は低いとされている点に注意が必要である ${ }^{12}$.

我が国では現状としてMODY の遺伝学的検査が保険未収載であることから MODY の診断手順が示されておらず, MODY 診療に対する理解も遅れている. 患者 QOL および医療経済の観点から MODY の個別化医療を推進する必要がある.

開示すべき利益相反はない。

## 文 献

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40) Iwasaki N, Okabe I, Momoi MY, et al. Splice site mutation in the hepatocyte nuclear factor-1 beta gene, IVS2nt $+1 \mathrm{G}>\mathrm{A}$, associated with maturityonset diabetes of the young, renal dysplasia and bicornuate uterus. Diabetologia. 2001; 44 (3): 387-8.

41) Pearson ER, Starkey BJ, Powell RJ, et al. Genetic cause of hyperglycaemia and response to treatment in diabetes. Lancet. 2003; 362 (9392): 1275-81.

42) Steele AM, Shields BM, Shepherd M, et al. Increased all-cause and cardiovascular mortality in monogenic diabetes as a result of mutations in the HNF1A gene. Diabet Med. 2010; 27 (2): 157-61.

43) Colclough K, van Heugten R, Pate K. An update on the diagnosis and management of monogenic diabetes. Practical Diabetes. 2022; 39 (4): 42-8.


# 遺伝医学アップデート：基礎医学から臨床現場まで
（6）遺伝医療におけるゲノム診療科の役割
一遺伝カウンセリングの意義—

東京女子医科大学ゲノム診療科

歌”尾 窴理

（受理 2023 年 11 月 13 日）
## Genetic Medicine Update: From Basic Research to Clinical Care \\ (6) The Role of the Institute of Medical Genetics in Medical Genetics: \\ Significance of Genetic Counseling

\author{
Mari Matsuo \\ Institute of Medical Genetics, Tokyo Women’s Medical University, Tokyo, Japan
}

As medical science advances, the implementation of medical genetics is required in all areas of medicine. Genetic information has the following characteristics: 1) it does not change throughout a person's life, 2) it can predict the incidence of diseases, 3) it can affect blood relatives, and 4) it has inherent ambiguity. Therefore, care must be taken in handling this information. The Department of Medical Genetics specializes in handling genetic information. The Institute of Medical Genetics was established at Tokyo Women's Medical University in 2004. The important roles of our institute can be summarized as 1) providing genetic counseling; 2) providing accurate diagnosis and appropriate testing for hereditary diseases and congenital syndromes, including cancer; and 3) serving as a hub for routine management and medical care for people with hereditary diseases or congenital syndromes. Secondary findings may be found as a result of comprehensive genomic analyses, such as whole-genome sequencing and whole-exon sequencing. Genetic counseling is the process of helping people understand and adjust to the medical, psychological, and familial implications of a disease with genetic involvement. Thus, it is necessary for all physicians to have genetic counseling as part of their standard knowledge. Furthermore, medical geneticists and genetic counselors provide appropriate genetic counseling in a team setting for clients in the Department of Medical Genetics.

Keywords: medical genetics, genetic counseling, comprehensive genomic analysis, secondary findings, genetic counselor

Corresponding Author: 松尾真理 〒 162-8666 東京都新宿区河田町 8-1 東京女子医科大学ゲノム診療科 matsuo.mari @twmu.ac.jp

doi: 10.24488/jtwmu.93.6_113

Copyright (C) 2023 Society of Tokyo Women's Medical University. This is an open access article distributed under the terms of Creative Commons Attribution License (CC BY), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original source is properly credited.

## はじめに

遺伝医学の進歩に伴ってゲノム解析技術は飛躍的に発展し, 単一遺伝子疾患においては責任遺伝子同定に基づく病態解明, さらには治療法開発へと進展している。また，多因子疾患における遺伝要因解明や，がんゲノム医療における適切な治療薬・予防法の選択，などの確実な成果がもたらされてきた。近年では, 遺伝学的検査がもたらすゲノム情報の利活用は，医療全領域で実臨床として求められている。日本医学会が平成 23 年 2 月に公開した「医療における遺伝学的検査・診断に関するガイドライン」は令和 4 年 3 月に改訂され,「医療安全およびチーム医療の観点から，遺伝情報を含むすべての診療記録はアクセスが必要なすべての医療従事者に適切に共有される必要がある.」と明文化された ${ }^{11}$. 一方で, 遺伝情報は, 生涯変化しないこと, 疾患の罹患を予測しうること，血縁者にも影響を与えうること，あいまい性が内在していること，などの特性をもつ。あいまい性とは, 結果の病的意義の意味づけが後で変更される可能性があること, 解析結果から発症が予測される場合でも，実際に発症するか否かおよびその時期と症状の程度には個体差があること，等を示す。 このため, 特に生殖細胞系列における遺伝情報の取り扱いには十分な配慮が求められ, 適切な遺伝カウンセリングの実施体制整備・遺伝医療充実の必要性は以前から認識されている. 平成 8 年に信州大学医学部附属病院遺伝子診療部が診療科横断的に開設されたことを皮切りに，遺伝学的検査を実施している大学病院・高度医療機関を中心に, 遺伝診療部門が順次設置された。令和 5 年 8 月時点で, 遺伝子診療部門の存在する大学病院・高度医療機関で構成される“遺伝子医療部門連絡会議”の参加施設は, 143 施設に達している2). 東京女子医科大学ゲノム診療科 （旧遺伝子医療センター）は平成 16 年に開設され，

筆者は平成 24 年より勤務している. 本学における経験を踏まえ，筆者の考える“遺伝医療におけるゲノム診療科の役割と遺伝カウンセリングの意義”について述べる。

## 遺伝医療におけるゲノム診療科の役割

ゲノム診療科のもつ役割の中で重要なことは, (1)遺伝カウンセリングの提供, (2)がんを含む遺伝性疾患・先天症候群の正確な診断・適切な検査の提供, (3)遺伝性疾患・先天症候群をもつ人の定期管理打よび診療のハブとなること，の3つに集約されると考える。以下，詳細を述べる。

## 1. 遺伝カウンセリングの提供

筆者は, ゲノム診療科のもつ役割の中でも, 遺伝カウンセリングの提供が中核をなすと考えている.令和 4 年度に改訂された最新の医学モデルコアカリキュラムでは, “PS-03-01-05” に, 「専門知識に基づいた問題解決能力: 遺伝医療・ゲノム医療, 遺伝カウンセリングの意義と方法について理解している」, との項目が盛り达まれている。つまり現在のモデルコアカリキュラムを学び医師となると, 遺伝カウンセリングを標準的な知識として備えるということである.「医療における遺伝学的検查・診断に関するガイドライン」゙では, “すでに発症している患者の診断を目的として行われる遺伝学的検查” については, “遺伝学的検查の説明と同意・了解 (成人におけるインフォームド・コンセント，未成年者等におけるインフォームド・アセント）の確認は, 原則として主治医が行う”とされており，医療全域でゲノム医療実装が望まれている現状に即している。しかし，実際に全診療科で, 遺伝カウンセリングを実施することは現実的でないかもしれない。一般的な診療では医師単独で対応していることが多く, 短い時間で多数の患者を診療している．また，プライバシーの確保が困難（診察室で隣との仕切りがカーテンのみである等) な場合もある。遺伝カウンセリングの際には, チーム医療として, 充分な時間を取り,プライバシー が確保できる安楽な空間において対応することが求められる。またさらに, 非発症者を対象とする非発症保因者遺伝学的検査・発症前遺伝学的検查および新生児マススクリーニング検査, 検査対象が出生前で症状確認が困難な出生前遺伝学的検査・着床前遺伝学的検査においては, より専門的な配慮が必要となる。また, 遺伝カウンセリングでは, 希少性が高い遺伝性疾患の最新の情報へのアクセス, 適切な検查などオプションの提示, 遺伝情報の正確な解釈と提供が前提となる.このようなすべてのニーズに応えるためには, 遺伝専門職として訓練されている臨床遺伝専門医および認定遺伝カウンセラー等を中心とした，チームでの遺伝カウンセリングが必須となる. 遺伝カウンセリングの詳細に関しては, 次項で詳細を述べる。

## 2. がんを含む遺伝性疾患・先天症候群の正確な 診断・適切な検査の提供

昭和 44 年に染色体分染法, 昭和 60 年に PCR 法,平成 17 年に次世代シーケンサーが開発され, 新技術の登場とともに, 遺伝性疾患の診断率は飛躍的に向

Table 1. 令和 4 年度の診療報酬改定で保険収載された D006-4：遺伝学的検査一覧.

\begin{abstract}
1 処理が容易なもの 3,880 点
デュシェンヌ型筋ジストロフィー, ベッカー型筋ジストロフィー及び家族性アミロイドーシス, 球脊䯇性筋萎縮症，筋強直性ジストロフィー, 先天性難聴, ライソゾーム病（ムコ多糖症I型, ムコ多糖症 II 型, ゴーシェ病, ファブリ病及びポンぺ病を含む。) 及び脆弱 X 症候群, TNF 受容体関連周期性症候群，中條一西村症候群，家族性地中海熱，ベスレムミオパチー，過剩自己食食を伴う X 連鎖性ミオパチー，非ジストロフィー性ミオトニー症候群，遗伝性周期性四肢麻痺，秃頭と変形性脊椎症を伴う常染色体劣性白質脳症，結節性硬化症及び肥厚性皮虐骨膜症

2 処理が複雑なもの 5,000 点

福山型先天性筋ジストロフィー, 脊髄性筋萎縮症, ハンチントン病, 網膜芽細胞腫, 甲状腺髄様癌及び多発性内分泌腫瘍症 1 型, フェニルケトン尿症，ホモシスチン尿症，シトルリン血症（1 型）、アルギノコハク酸血症，イソ吉草酸血症， HMG 血症，複合カルボキシラーゼ欠損症, グルタル酸血症 1 型, MCAD 久損症, VLCAD 久損症, CPT1 欠損症, 隆起性皮虐線維肉腫及び先天性銅代謝異常症, プリオン病、クリオピリン関連周期熱症候群，神経フェリチン症，先天性大脳白質形成不全症（中枢神経白質形成異常症を含む.),環状 20 番染色体症候群，PCDH19 関連症候群，低ホスファターゼ症，ウィリアムズ症候群，アペール症候群，ロスムンド・トムソン症候群，プラダー・ウイリ症候群， $1 \mathrm{p} 36$ 久失症候群， $4 \mathrm{p}$ 久失症候群， $5 \mathrm{p}$ 久失症候群，第 14 番染色体父親性ダイソミー症候群，アンジェルマン症候群, スミス・マギニス症候群, $22 \mathrm{q} 11.2$ 久失症候群, エママエル症候群, 脆弱 X症候群関連疾患, ウォルフラム症候群,高 IgD 症候群，化膿性無菌性関節炎・壞疽性膿皮症・アクネ症候群，先天異常症候群，副腎皮質刺激ホルモン不応症，DYT1 ジストシア, DYT6 ジストニア/PTD, DYT8 ジストニア/PNKD1, DYT11 ジストニア/MDS, DYT12/RDP/AHC/CAPOS及びパントテン酸ギナーゼ関連神経変性症/NBIA1, 根性点状軟骨異形成症 1 型及び家族性部分性脂肪萎縮症, ソトス症候群, CPT2 久損症, CACT

ルタル酸血症 2 型, 先天性副腎低形成症, ATR-X 症候群, ハッチンソン・ギルフォード症候群, 軟骨無形成症, ウンフェルリヒト・ ルンドボルグ病，ラフォラ病，セピアプテリン還元酵素欠損症，芳香族 L-アミノ酸脱炭酸酵素欠損症，オスラー病， CFC 症候群，コステロ症候群，チャージ症候群，リジン尿性蛋白不耐症，副腎白質ジストロフィー,ブラウ症候群, 瀨川病, 鰓耳腎症候群, ヤング。 シンプソン症候群，先天性腎性尿崩症，ビタミンD 依存性くる病/骨軟化症，ネイルパテラ症候群（爪滕蓋症候群）/LMX1B 関連腎症， グルコーストランスポーター1欠損症, 甲状腺ホルモン不応症, ウィーバー症候群,コフィン・ローリ一症候群, モワット・ウィルソン症候群, 肝型糖原病（糖原病 I型, III 型, VI 型, IXa 型, IXb 型, IXc 型, IV 型), 筋型糖原病 (糖原病 III 型, IV 型, IXd 型),先天性プロテインC欠先之症，先天性プロテイン S 久先症，先天性アシチトロシビン久忘症，筋委縮性側索硬化症，家族性特発性基底核石灰化症, 縁取り空砲を伴う遠位型ミオパチー,シュワルツ・ヤンペル症候群, 肥大型心筋症, 家族性高コレステロール血症, 先天性ミオパチー, 皮質下梗塞と白質脳症を伴う常染色体優性脳動脈症，神経軸索スフェロイド形成を伴う遺伝性びまん性白質脳症，先天性無痛無汗症, 家族性良性慢性天疮㾑, 那須・ヘコラ病, カーニー複合, ペルオキシソーム形成異常症, ペルオキシソーム $\beta$ 酸化系酵素欠損症，プラスマローゲン合成酵素欠損症，アカタラセミア，原発性高シュウ酸尿症 I型，レフサム病，先天性葉酸吸収不全症，異型ポルフィリン症，先天性骨髄性ポルフィリン症，急性間欠性ポルフィリン症，赤芽球性プロトポルフィリン症， X連銷優性プロトポルフィリン症, 遺伝性コプロポルフィリン症, 晚発性皮虑ポルフィリン症, 肝性骨䯇性ポルフィリン症, 原発性高力イロミクロン血症，無 $\beta$ リポタンパク血症，タナトフォリック骨異形成症，遺伝性膵炎，囊胞性線維症，アッシャー症候群（タイプ 1 , 夕イプ 2 , タイプ 3), カナバン病, 先天性グリコシルホスファチジルイノシトール欠損症, 大理石骨病, 脳クレアチン欠乏症候群, ネフロン疼, 家族性低 $\beta$ リポタンパク血症 1 (ホモ接合体) 及び進行性家族性肝内胆汁うっ滞症

3 処理が極めて複雑なもの 8,000 点

栄養障害型表皮水疮症及び先天性 $\mathrm{QT}$ 延長症候群，メープルシロップ尿症，メチルマロン酸血症，プロピオン酸血症，メチルクロトニルグリシシ尿症, MTP (LCHAD) 欠損症, 色素性乾皮症, ロイスディーツ症候群及び家族性大動脈瘤・解離, 神経有棘赤血球症,先天性筋無力症候群，原発性免疫不全症候群、ペリ一症候群，クルーゾン症候群，ファイファー症候群，アントレー・ビクスラー症候群, タジシール病, 先天性赤血球形成異常性貧血, 若年発症型両側性感音難聴, 尿素サイクル異常症, マルファン症候群, 血管型エ一ラスダンロス症候群，遺伝性自己炎症疾患及びエプスタイン症候群，ドラべ症候群，コフイン・シリス症候群，歌舞伎症候群，肺胞蛋白症（自己免疫性又は先天性）, ヌーナン症候群，骨形成不全症，脊䯠小脳変性症 (多系統萎縮症を除く), 古典型エーラスダンロ不症候群, 非典型溶血性尿毒症症候群, アルポート症候群、ファシコニ筫血, 遺伝性鉄芽球性貧血, アラジール症候群, ルビンシュタイン・テイビ症候群及びミトコンドリア病
\end{abstract}

## 上した。しかし遺伝子診療部が誕生した平成 8 年に は，難病をはじめとする遺伝学的検査は保険収載さ れておらず, 一部の研究機関で研究や高度先進医療 として提供されていた. しかし, 平成 18 年度の診療報酬改訂ではじめて進行性筋ジストロフィー遺伝子検査が 2,000 点で収載され, 2 年おきの改訂毎に疾患 が追加となり, 令和 5 年現在では 191 疾患の遺伝学的検査が保険診療として実施可能となった（Table 1).これには指定難病の範囲拡大と, その診断根拠 として遺伝学的検査が必要とされるという背景があ り，今後も疾患数増加が見达まれる。

一方，以前には臨床的に想定される疾患に対象をしぼり，検査が実施されていたが，近年では全エクソン解析, 全ゲノム解析など, より網羅的な検査が可能となった. 網羅的検查では, 一定の頻度で二次的所見 (secondary findings) が認められる. 二次的所見とは, 検查の本来の目的以外で発見される所見
のことである。事前に想定されない遺伝性疾患が偶発的に判明することは, 被検者の知らないでいる権利が侵害されかねない. 米国臨床遺伝・ゲノム学会 (ACMG) は開示対象となる actionable な疾患のリストを公開している3).また, がん診療でも, 体細胞遺伝子検查, コンパニオン診断，マルチジーンパネル, がんゲノムプロファイル検查など, がんゲノム検査は拡大し, 多数が保険収載された。もはやがんゲノム検査の実装は, 標準的な医療として必要不可久であるが, 二次的所見として生殖細胞系列の病的バリアントが見いだされ，遺伝性腫瘍の診断が判明することがある．難病・がんいずれの領域においても，二次的所見の取り扱いは慎重になされるべきであり, 本邦では日本医療研究開発機構の事業「国民が安心してゲノム医療を受けるための社会実現に向けた倫理社会的課題抽出と社会環境整備」として,小杉班によりガイドラインおよび検討資料が公表さ

れている ${ }^{4) ~}$. 遺伝学的検査に関する技術やガイドライン・指針等は時々刻々と進化しており，俯瞰的に状況を把握し, 患者や各診療科からの要請のもと, がんを含む遺伝性疾患・先天症候群の正確な診断・適切な検査を提供することは, ゲノム診療科の重要な役割であろう。

## 3. 遺伝性疾患・先天症候群をもつ人の定期管理 および診療のハブとなること

遺伝性疾患・先天症候群をもつ人は，㫖の希少性や平均寿命の観点から, これまで, 成人後も小照科で継続的に診療を受けることが珍しくなかった。しかし医療の進歩に伴う寿命の延長もあり，移行医療がクローズアップされ，成人期診療の担い手の問題が顕在化している.また合併症が複数ある場合には,複数診療科の受診を余儀なくされる。患者・家族が受診の必要性や適切な時期を認識していなければ，必要な医療が漏れてしまう危険性がある。しかし，各科では専門領域の診療を担当するものの，全体を俯瞰して必要に応じた他科の受診調整を担うことは稀である。これらの点で, ゲノム診療科には年齢による受診制限もなく, 全体を俯瞰して受診時期や診療科間の調整をシームレスに継続して対応することが可能である。また，疾患が希少であるがゆえに， どの診療科を受診するべきか悩ましい場合があるが，原則的にすべての遺伝性疾患・先天症候群に対する総合診療科的立場で, 遺伝性疾患・先天症候群の診療体制の後ろ盾となることは, やはりゲノム診療科に求められる重要な役割であろう。

## 遺伝カウンセリングの意義

## 1. 遺伝カウンセリングとは

「遺伝カウンセリング（genetic counseling)」という言葉は，昭和 22 年に米国の遺伝学者である Sheldon Reed が初めて提唱しだ). 第一次世界大戦から第二次世界大戦にかけて，特定の民族や障がいをもつ人，遺伝性疾患の患者などが遺伝的に劣っているとみなされ, 国家主導で強制断種や大量殺裁された。優生学がもたらしたこのような過去への反省に立ち，遺伝学的情報が他者からの強制ではなく，当事者の自由意思によって活用されることを支援する機会として遺伝カウンセリングは始まったのである。本邦では昭和 45 年代より,「遺伝相談」との呼称で広がった。近年の状況に即した遺伝カウンセリングの定義は,「医療における遺伝学的検査・診断に関するガイドライン $\rfloor^{2} に$, 次の通り記載されている.「遺伝カウンセリングは, 疾患の遺伝学的関与について,
その医学的影響, 心理学的影響および家族への影響を人々が理解し，それに適応していくことを助けるプロセスである。このプロセスには，(1)疾患の発生および再発の可能性を評価するための家族歴および病歴の解釈, (2)遺伝現象, 検查, マネージメント,予防, 資源および研究についての教育, (3)インフォー ムド・チョイス（十分な情報を得た上での自律的選択)，およびリスクや状況への適応を促進するためのカウンセリングなどが含まれる」. 時に, 医療行為に対する「インフォームド・コンセント(説明と同意) $\rfloor$ と，遺伝カウンセリングが同じと誤認されることがある。インフォームド・コンセントは，医療者が医療行為に関する情報を提供し患者からその同意を得る,という情報提供が主体の一方向性の行為である. つまり情報提供を行う点は同じである．両者の大きな違いは, 遺伝カウンセリングは双方向性のコミュニケーションプロセスであり，コミュニケーションプロセスを通してクライエントの自律的な意思決定のために心理社会的に支援をすること，にある（Figure 1).したがって, 遺伝学的検査・診断に際しては，確かに十分な情報提供がなされることが必要であり，特定の遺伝子においては，その解析および検査結果開示時の遺伝カウンセリングが平成 20 年度より保険診療として収載されている。また本来は検査結果の開示時のみが遺伝カウンセリングではなく, むしろ遺伝学的検查実施前に十分な遺伝カウンセリングが提供され，クライエントが主体的に検査を受けるか否か，意思決定することが望ましいと考える。

## 2. 症例提示

以下に，遺伝カウンセリングの必要性が強く示唆された実際の症例を改変して提示する。

来談事由：高年妊娠。

クライエントは 36 歳女性と 38 歳の夫. 妻が 35 歳の時に第 1 回妊娠し, 高年妊娠のため他院で羊水検査を受けた. 胎览が 13 トリソミーをもつことが判明し，人工妊娠中絶を選択した。今回も高年妊娠であり染色体疾患の確率が高いと考え,「新型の出生前診断」を希望して来院した。

第 1 回セッション：夫婦で来談.

遺伝カウンセリング担当者から，選択可能な出生前遺伝学的検査およびその対象疾患についての情報提供と, 胎児の染色体疾患が判明した際にどのような選択をするか事前に夫婦で相談しておくことが提案された。

Figure 1. インフォームドコンセントと遺伝カウンセリングの違い

Figure 2. Genetic counseling room

妻からは, 「第 1 回妊娠時は高年妊娠に対する漠然とした不安から，なんとなく検査を受けた。事前の説明はほとんどなく, 結果が分かった時も 13 トリソミーを知らなかった. 担当医から,『この結果の場合,他の人は中絶を選択していますよ、いつにしますか.』と声掛けされ，気が動転してそのまま人工妊娠中絶を選択してしまった。しかしその後，なんとなく検査を受けたことや，結果が分かった後に充分考える機会がなかったことについて，深く後悔した，現在でも悲しい気持ちは続いていて，今回も同じような結果になるのではないか, と思うととても辛い」 との想いが語られ流淚された。

クライエント妻の発言を受けて，遺伝カウンセリング担当者から, 検査結果に対する恐怖と不安が非常に強いため, 一旦検查を延期し再度夫婦で検查について相談することが提案された. 妊娠週数から，検査実施には猶予があった。

その後, 別に時間を確保し, 心理師がクライエントの想いを傾聴する機会を設けた。

第 2 回セッション：妻のみ来談.

「夫婦で話し合った結果，やはり検査を受けよう， ということになった。もし染色体疾患をもつ子どもが生まれたら，育てていける自信がない。私たちは高齢で，これからきょうだいができるかも分からないし，病気をもつ子を独りで残すことはできない． もし良くない結果が出たらと思うととても怖いけど，今回は詳しい説明を聞いて，夫婦できちんと話し合って，それでも検査が必要だと思った. 夫も同じ考え，実際に結果が分かっても，判断は変わらないと思う」と，夫婦で相談した内容を語られた.

非侵襲性出生前遺伝学的検査 (NIPT) が提出された.

第 3 回セッション : 夫婦で来談.

NIPT の結果は陰性であり, 夫婦は安心した表情を見せた。

その後さらに妻は，第 1 回妊娠時の担当医に対して,「どうしてあの時に，自分で考える機会を与えてくれなかったのか, 思い出すと腹立たしい気持ち」 と，怒りを表出した。

クライエント夫婦は妊娠継続を希望し, 後日満期で健常な坚が出生した.

## 3. 遺伝カウンセリングの意義

遺伝カウンセリングの意義は, クライエントが抱える遺伝的問題に対して，自己効力感をもってクライエントが主体的に自律的な意思決定を促すということである. 提示した症例は, NIPT 目的で来談し検查を実施，染色体疾患が判明した場合には妊娠中絶をすると判断しており，表面的には，遺伝カウンセリング実施前後で結論は変わっていない。しかし，必要な最新情報を提供され，夫婦で話し合う機会を得たこと，充分に考える時間をもったこと，心理力ウンセリングの支援のもと anticipatory guidance (予備的ガイダンス)ができたこと等, これら遺伝カウンセリングのプロセスすべてを通して，クライエントがその人らしく自律的な意思決定をすることが可能であった．たとえ表面的な結論が変わらなくても，充分に遺伝カウンセリングを尽くすことで，クライエントが抱える遺伝的問題をクライエントの腑に落とすことができると，問題を徐々に乗り越え適応していくことができる。このためにはハード面での環境調整と (Figure 2), 遺伝専門職である臨床遺伝専門医と認定遺伝カウンセラーを中心に, 看護師,公認心理師，臨床検查技師，事務など，多様な背景をもつスタッフがチーム医療として関わることが望ましく, この結果より良いゴールに到達できると考える。

開示すべき利益相反はない.

## 文 献

1）医療における遺伝学的検查・診断に関するガイドライン[インターネット]. 東京：日本医学会；2022 [参照日 2023 年 11 月 10 日]. Available from: http s://jams.med.or.jp/guideline/genetics-diagnosis.ht $\mathrm{ml}$

2）全国遺伝子医療部門連絡会議維持機関会員施設名簿[インターネット]. 松本: 全国遺伝子医療部門連絡会議；2023[参照日 2023 年 11 月 10 日]. Available from: http://www.idenshiiryoubumon.org/lis t/index.html

3) Miller DT, Lee K, Abul-Husn NS, et al; ACMG Secondary Findings Working Group. ACMG SF v 3.2 list for reporting of secondary findings in clinical exome and genome sequencing: A policy statement of the American College of Medical Genetics and Genomics (ACMG). Genet Med. 2023; 25(8):100866. doi: $10.1016 /$ j.gim.2023.100866.

4）ゲノム医療におけるコミュニケーションプロセスに関するガイドラインーその 1 ：がんゲノム検查を中心に(改訂第 3 版) [インターネット]. 東京：日本医療研究開発機構; 2021 [参照日 2023 年 11 月 10 日]. Available from: https://www.amed.go.jp/cont ent/000087773.pdf

5）がん遺伝子パネル検查二次的所見検討資料（Ver1.0 _20210816) [インターネット]. 東京：日本医療研究開発機構；2021[参照日 2023 年 11 月 10 日]. Available from: https://www.amed.go.jp/content/00008 7774.pdf

6）ゲノム医療におけるコミュニケーションプロセスに関するガイドラインーその 2 : 次世代シークエンサーを用いた生殖細胞系列網羅的遗伝学的検査における具体的方針(改訂第 2 版) [インターネット].東京: 日本医療研究開発機構; 2021[参照日 2023 年 11 月 10 日]. Available from: https://www.ame d.go.jp/content/000087775.pdf

7) Reed SC. A short history of genetic counseling. Soc Biol 1974; 21(4):332-9.


# 血管周皮腫肺転移の 1 切除例

(受理 2023 年 9 月 19 日)

A Surgical Case of Hemangiopericytoma That Metastasized to the Lung
Yutaka Miyano, ${ }^{1,2}$ Sayaka Katagiri, ${ }^{1}$ Akira Ogihara,, Shota Mitsuboshi, ${ }^{1}$
Takako Matsumoto, ${ }^{1}$ Motoko Niida, ${ }^{3}$ Atsushi Kurata, ${ }^{3}$ and Masato Kanzaki ${ }^{1}$
${ }^{1}$ Department of Thoracic Surgery, Tokyo Women's Medical University, Tokyo, Japan
${ }^{2}$ Department of Thoracic Surgery, Saiseikai Kazo Hospital, Saitama, Japan
 }^{3}$ Department of Surgical Pathology, Tokyo Women's Medical University, Tokyo, Japan

Hemangiopericytomas are soft tissue tumors of pericyte origin that line the capillaries and venous intima. It accounts for less than $1 \%$ of all brain tumors, but has a high rate of recurrence and metastasis even after complete resection. A 75-year-old male was admitted to our hospital for an examination of a right lung nodule following surgery for cerebral hemangiopericytoma. This case underwent open lung biopsy by video-assisted thoracic surgery, and metastatic hemangiopericytoma was revealed. No new pulmonary metastases have since been detected, and the patient is currently under a strict follow-up protocol.

We report a surgical case of pulmonary metastasis, which is rare in this disease.

Keywords: hemangiopericytoma, metastatic lung tumor, brain tumor
## 緒言

血管周皮腫（hemangiopericytoma：HPC）は血管内皮・細静脈内膜を覆う周皮細胞起源の軟部組織腫瘍である。脳腫瘍全体の $1 \%$ 未満であるが ${ }^{1}$, 完全切除後も高率に再発や転移を来す。本疾患では稀な肺転移の手術例を報告する。症例

患者: 70 代男性.

主訴：特になし（胸部異常陰影）。

既往歴：2 年前，鼠径ヘルニアに対し腹腔鏡手術が施行された。

現病歴 : 7 年前, 前医にて頭蓋内 HPC に対し手術が施行された.

Corresponding Author: 宮野裕 〒 347-0101 埼玉県加須市上高柳 1680 埼玉県済生会加須病院呼吸器外科 miyano@ saikazo.org

doi: 10.24488/jtwmu.93.6_119

Copyright (C) 2023 Society of Tokyo Women's Medical University. This is an open access article distributed under the terms of Creative Commons Attribution License (CC BY), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original source is properly credited.

## Chest CT

Figure 1. Chest computed tomography (CT) showed a nodule $0.5 \mathrm{~cm}$ in size in the right lower lobe (red circle). Although positron emission tomography (PET)-CT showed no hotspot in this lesion, metastatic lung tumor was suspected.

201X 年 6 月, 術後再発に対し腫瘍全摘出術が施行された。同年 7 月，頭部核磁気共鳴画像(MRI)上,右頭頂部再発および右下葉未確診異常陰影（肺転移疑い）で当院脳神経外科を紹介された。同 8 月，術後残存病変に対し $\gamma$-ナフが施行され, その後当科紹介受診となった。

入院時現症 : 体温 $36.5^{\circ} \mathrm{C}$, 血圧 $107 / 64 \mathrm{mmHg}$, 理学的・神経学的所見に異常は認めなかった.

初診時検査所見: WBC4,830/ $\mathrm{mm}^{3}, \mathrm{CRP} 0.05 \mathrm{mg} /$ $\mathrm{dL}, \mathrm{CEA} 1.2 \mathrm{ng} / \mathrm{mL}, \mathrm{SCC} 1.0 \mathrm{ng} / \mathrm{mL}$ ，血液一般 - 生化学検査, 腫瘍マーカーに異常を認めなかった.

胸部 X 線所見：異常所見を認めなかった。

胸部コンピュータ断層撮影 (CT) 所見 : 右下葉 $\mathrm{S} 6$背側の椎体近傍に僅かに増大傾向にある小結節を認めた。陽電子放出断層撮影（PET）では集積を認めなかったものの, 転移性肺腫瘍を疑った(Figure 1).頭部 MRI 所見：頭蓋内の再発病変に対しては手

イフを施行した (Figure 2).

手術所見 : 胸腔鏡による観察では腫瘍の確認ができず，触診にて右下葉 S6 に小結節を確認し部分切除した。

術後経過：出血量は少量，術後合併症はなく, 5 病日に退院とした。

摘出標本所見：組織学的腫瘍最大径 $5 \times 4 \mathrm{~mm}$ の灰白色調の腫瘍を認めた（Figure 3).

病理組織所見：へマトキシリン・エオジン (HE) 染色で紡錘形腫瘍細胞が, 血管腔を伴い密に増生し, 脳腫瘍摘出検体と類似した組織像を呈してい

## Cranial MRI

Figure 2. Cranial magnetic resonance imaging (MRI) showed residual disease in the right parietal lobe (red circle), where $\gamma$-knife was performed.

た. 融合パートナーであるSTAT6 は, 脳腫瘍標本における免疫染色と同様に, 核内に陽性であった (Figure $4 \mathrm{~B})$.

術後経過: 術後 3 年および 5 年に脳複数再発病変に対し定位照射, 1 年 2 か月および 3 年 10 か月に肝転移に対し肝部分切除, 1 年 4 か月に腎転移に対し左腎部分切除を施行し, 5 年に多発肺転移・腎転移を認め化学療法を検討した. 現在 7 年経過し担癌状態で生存中である.

Figure 3. Macroscopic images of the lung.

A grayish-white tumor with a maximum histological diameter of $5 \times 4 \mathrm{~mm}$ was observed.

A

B

C

Figure 4. Histological images of the tumor in the lung.

A: Highly cellular tumor with dilated staghorn like blood vessels (arrows, hematoxylineosin staining).

B: Immunohistochemical staining for STAT6 showed diffuse strong reactivity.

C: The neoplasm is negative for epithelial membrane antigen (EMA) by immunohistochemistry.

## 考 察

HPC は, 1942 年に Stout と Murray が血管内皮・細静脈内膜を覆う周皮細胞を起源とする, 稀な軟部組織腫瘍として世界で初めて報告しだ²). 本腫瘍は毛細血管の存在する全身の組織に発生するが，四肢・骨盤 $(28 \%)$, 頭頸部 $(24 \%)$, 胸壁 $(8 \%)$, 体幹・後腹膜・膀胱 (4\%) となっている3). 頭蓋内 HPC は比較的稀とされており, 原発性脳腫瘍の $0.2 \%$ にあた $b^{1)}$. 外科的治療の後にも高率に局所再発や転移を来すことが知られている. 頭蓋内病変の術後局所再発に対しては, 切除後の照射・ $\gamma$ ナイフで制御できるとの報告もあるが，遠隔転移はおしなべて予後が悪
い．転移再発を起こす場合は肺が最多であり，頭蓋外転移診断後の平均生存期間は 2 年とされる ${ }^{3 / 4)}$.

組織像は血管腔がスリット状を呈することによって staghorn configuration が認められ周囲に紡錘型腫瘍細胞が増殖している $($ Figure 4). 免疫組織学的染色では, 2013 年, 網羅的遺伝子検索により NAB2STAT6 fusion gene が孤立性線維性腫瘍の driver mutation であることが明らかになり, 同じ遺伝子変化は HPCにも共通することが示され ${ }^{677)}, 2016$ 年新 WHO 分類では HPC は孤立性線維性腫瘍（solitary fibrous tumor : SFT)に含まれることになっだ8). さらに, vimentin 陽性で，一部は CD34にも陽性を示

すが，髄膜腫で陽性となる EMA（epithelial membrane antigen）が除性を示すことは特徴的である.

しかしながら, 軟部組織の HPC と頭蓋内 HPC とは臨床的に大きな違いがある。軟部組織原発の HPC の場合, SFT と同様に先に挙げたように全身の軟部組織に発生し, 転移も少なく, SFT と同一の腫瘍あるいは亜型として考えられる。しかし頭蓋内 HPC は, 再発率や遠隔転移の頻度, 生命予後が大きく異なる。遺伝子変化が腫瘍発生および時間経過とともに遠隔転移の性質を持つに至る原因になるとも考えられ，今後病理概念および分類がさらに変化する可能性がある ${ }^{1}$.

治療としては，外科的切除が第一選択であるが，前述のように局所再発, 転移再発を来すことも多い.肉眼的全摘出だけでは高率に再発があり, 局所再発は $91 \%$ になるとの報告がある ${ }^{9}$. 切除不能例や転移を有する症例には放射線療法や化学療法が行われてきたが有效性は確立されていない.

しかし, 2011 年の Park らの報告では, 従来神経膠腫などの治療に用いられていたアルキル化剂である temozolomide に, 血管内皮細胞増殖因子に対するモノクローナル抗体である bevacizumabを併用した治療成績が，HPC10 例に対して部分奏効（PR）7 例, 安定 (SD) 2 例, 進行 (PD) 1 例と良好であり,全体での無増悪生存期間が 9.67 か月であった ${ }^{10)}$. 今後は有効な治療の選択肢になる可能性がある。

本症例では単発転移で切除可能であり, 原発巣も制御されている状態のため化学療法は施行せず経過観察としたが, その後多数の再発・転移巣を生じた.術後 7 年が経過し, 担癌状態で生存中である.

## 結 語

頭蓋内血管周皮腫が肺に転移した稀な切除例を経験した。本論文の要旨は第 175 回日本胸部外科学会関東甲信越地方会（2017 年 11 月, 東京）において発表した.

本論文に開示すべき利益相反はない.

$
\text { 文献 }
$

1）泉本修一, 友金祐介, 奥田武司, ほか. 頭蓋内血管周皮腫 (SFTの亜型として) の診断, 治療と長期予後. Progress in Neuro-Oncology. 2016 ; 23(1)：2734 .

2) Stout AP, Murray MR. Hemangiopericytoma: A vascular tumor featuring Zimmermann's pericytes. Ann Surg. 1942; 116 (1): 26-33.

3) Espat NJ, Lewis JJ, Leung D, et al. Conventional hemangiopericytoma: modern analysis of outcome. Cancer. 2002; 95 (8): 1746-51.

4) Schiariti M, Goetz P, El-Maghraby H, et al. Hemangiopericytoma: long-term outcome revisited. Clinical article. J Neurosurg. 2011; 114 (3): 747-55.

5) Enzinger FM, Smith BH. Hemangiopericytoma. An analysis of 106 cases. Hum Pathol. 1976; 7 (1): 61-82.

6) Robinson DR, Wu YM, Kalyana-Sundaram S, et al. Identification of recurrent NAB2-STAT6 gene fusions in solitary fibrous tumor by integrative sequencing. Nat Genet. 2013; 45 (2): 180-5.

7) Chmielecki J, Crago AM, Rosenberg M, et al. Whole-exome sequencing identifies a recurrent NAB2-STAT6 fusion in solitary fibrous tumors. Nat Genet. 2013; 45 (2): 131-2.

8) Shin DW, Kim JH, Chong S, et al. Intracranial solitary fibrous tumor/hemangiopericytoma: tumor reclassification and assessment of treatment outcome via the 2016 WHO classification. J Neurooncol. 2021; 154 (2): $171-8$.

9) Rutkowski MJ, Sughrue ME, Kane AJ, et al. Predictors of mortality following treatment of intracranial hemangiopericytoma. J Neurosurg. 2010; 113 (2): 333-9.

10) Park MS, Patel SR, Ludwig JA, et al. Activity of temozolomide and bevacizumab in the treatment of locally advanced, recurrent, and metastatic hemangiopericytoma and malignant solitary fibrous tumor. Cancer. 2011; 117 (21): 4939-47.


# 令和 5 年度東京女子医科大学医学部 - 基礎系教室研究発表会

日 時：令和 5 年 10 月 19 日（木） $11: 00 \sim 15 ： 10$
開催方式：オンライン【Google Meet】
主 催：基礎医学系運営会議幹事会
}

1. チロシンリン酸化/脱リン酸化を介した樹状突起伸長機構

発表 15 分, 質疑応答 5 分司会（薬理学助教）梶健二朗

(生化学助教) 瀧澤光太郎司会（解剖学（神経分子形態学分野）助教）齋藤文典

2. トロンボポエチンシグナルによる免疫調整機構の解析

(解剖学 (顕微解剖学・形態形成学分野) 助教) 矢作綾野司会（病理学（人体病理学・病態神経科学分野）准教授）増井憲太

3. C.elegans の全身性 RNAi をモデルとした機能性 RNA の輸送機構の解明

（生理学（分子細胞生理学分野）助教）吉田慶太司会（生理学（神経生理学分野）助教）丸山拓真

4. ヒト iPS 細胞由来心臟組織におけるコネキシン 43 の抑制は,心筋細胞増殖を介して収縮力を向上させる

(先端生命医科学研究所助教) 高田卓磨

司会（衛生学公衆衛生学（公衆衛生学分野）助教）山口慎史

5. ヘテロクロマチンを標的としたマラリア原虫の生存戦略の解析

（衛生学公衆衛生学（公衆衛生学分野 グローバルヘルス部門）特任助教）森 稔幸

司会（総合教育学修センター（基礎教育学）教授）西井明子

6. カドミウム曝露により惹起される尿細管細胞死の分子基盤の解析

(衛生学公衆衛生学（環境・産業医学分野）助教）藤木恒太

司会（法医学助教）多々良有紀

7. 自己免疫性膵炎の病態形成に関与する細菌因子

(微生物学免疫学准教授) 大坂利文司会 (総合医科学研究所准教授) 田邊賢司

8. CBL 変異を有する慢性骨髄単球性白血病における UTX 機能欠失による急性転化機構の解析

（実験動物研究所大学院生）黒川美有

司会（解剖学（顕微解剖学・形態形成学分野）教授）石津綾子

9. 本学における科研費申請・獲得支援への取組みから導き出す 医科単科大学に適した Pre-Award 支援の在り方

（研究推進センター助教）佐々木孝寛
## 1. チロシンリン酸化/脱リン酸化を介した樹状突起伸長機構

(東京女子医科大学医学部生化学分野)瀧澤光太郎・中村史雄

神経細胞が高度なネットワークを構築するためには,適切な神経突起の伸長が必要である。セマフォリン $3 \mathrm{~A}$ （Sema3A）は軸索伸長を負に，樹状突起伸長を正に制御する. Sema3Aの下流ではチロシンキナーゼ Fyn の活性化が起こるが, その機構は不明であった. 我々はSema3A 依存的に Fyn を活性化させる分子として受容体型チロ
シンホスファターゼ $\delta$ （PTPS）を同定した。しかしながら樹状突起伸長に関わる他の PTPS 基質はほとんど知られていない。そこでリン酸化プロテオミクス解析を行った結果, PTP $\delta$ ノックアウトマウス ( $\left.\mathrm{Ptp}^{-/-}\right)$において SIRP $\alpha$ の Y501 残基の過剩リン酸化を見出した. SIRP $\alpha$ Y501 は Fyn によってリン酸化されることが知られている. PTP8 酵素ドメインはSIRP $\alpha$ リン酸化 Y501 (pY501) を直接脱リン酸化し, 野生型の初代培養神経では, Sema3A 依存的に pY501 が低下したが，Ptp $\delta^{-/-て ゙ はむ ~}$ しろ増加した. SIRP $\alpha$ Y501の非リン酸化変異体 (Y501F)

の過剩発現では，Sema3A による樹状突起伸長作用が消失した。また生体脳への Y501F の過剩発現は, 皮質神経細胞の基底樹状突起の複雑さや総基底樹状突起長を減少させ，先端樹状突起には方向異常が見られた. これらの

あった。したがって PTP $\delta$ は SIRP $\alpha$ Y501を間接的にリン酸化する一方で直接脱リン酸しており，この Y501のリン酸化/脱リン酸化サイクルが基底/先端樹状突起発達を促進することを示している。

## 2. トロンボポエチンシグナルによる免疫調整機構の 解析 (東京女子医科大学医学部解剖学 (顕微解剖学$\cdot$形態形成学分野))矢作綾野。

望月牧子 - 横溝智雅 - 石津綾子

トロンボポエチン（Thpo）は造血幹細胞の維持, 自己複製および巨核球・血小板産生に関与するサイトカインである。しかしながら感染・炎症などストレス応答に Thpoがどのように関与するのかは不明である。今回，炎症時の全身免疫応答と骨髄造血幹細胞による生体反応について解析した。

野生型マウスにLPSを腹腔内接種し，骨髄細胞への影響をフローサイトメトリーにて確認した。骨髄内造血幹細胞数は炎症に関わらず一定の細胞数を維持したが，巨核球-赤芽球前駆細胞（preMegE）数は LPS 投与後速やかに低下，巨核球前駆細胞（MKP）掠よび巨核球はLPS 投与 1 日後に増加した. 巨核球はストレス下において抗原提示細胞として機能することが報告されていることから, $\mathrm{T}$ 細胞への抗原提示能の指標である MHC クラス II の発現量を解析した。その結果, 巨核球に加え, preMegE，MKPにおいても発現上昇を認めた。骨髄免疫染色で細胞局在を確認したところ，LPS 投与の骨䯣は MKP, 巨核球の指標となる CD41 陽性細胞の近傍に $\mathrm{T}$ 細胞が存在していた。一方, Thpo--は LPS 投与後も造血幹細胞数，preMegE，MKP 数が低下したままだった.以上により LPSによって, 血小板分化が速やかに誘導されること, Thpo は造血幹細胞数, PreMegE, MKP の細胞を調整することにより炎症が促進する可能性が示唆された。

## 3. C. elegansの全身性RNAiをモデルとした機能性 RNA の輸送機構の解明

(東京女子医科大学1医学部生理学（分子細胞生理学分野), 総合医科学研究所)

吉田慶太 ${ }^{1}$. 末廣勇司 ${ }^{1} \cdot$

生物にとって細胞間の情報伝達は重要である。近年, RNA が細胞外に分泌されて情報伝達に寄与することが明らかになりつつある.しかしながら, RNA の細胞間伝播を調節する分子機構についてはまだよくわかっていない. 線虫（C. elegans）では， RNAiを誘導する二本鎖 RNA（dsRNA）が発現細胞外にも拡散して全身でRNAi の効果が現れ, 全身性RNAi という現象が起きる。また,餌となる大腸菌にdsRNA を発現させることでも全身性 RNAi が起きることから (feeding 法), 標準的な遺伝子ノックダウン法として利用されている。一方で，全身性 RNAi においてdsRNA の細胞間輸送を担う機構は未解明である。

我々は，線虫の全身性 RNAi を機能性 RNA の細胞間伝播モデルとして，その分子機構の解明を進めている.全身性 RNAi に異常をきたす変異体のスクリーニングを実施したところ, REXD-1 と TBC-3 という 2 つの分子が dsRNA の伝播に関わることを見出した。これらの因子は, 既知の全身性 RNAi 制御因子である SID-5 と㔯長的に機能していた. REXD-1，TBC-3， SID-5のすべてを欠損した三重変異体株は，腸を除く組織において feeding 法による RNAiに強い耐性を示した。しかし，同株の擬体胿に dsRNA を直接注入した場合は RNAi が誘導された。これらの結果から，三重変異体株では腸からの dsRNAの分泌が強く阻害されていると考えられる. 一方で, 腸からのタンパク質の分泌は正常に起きていたことから, dsRNAの分泌の制御は特異的であることが示唆された。以上の結果より，線虫の全身性RNAiにおいて dsRNA の分泌を制御する分子経路が明らかになった. 今後, 関連する分子などを明らかにしていくことで, 機能性 RNA の輸送機構の理解がさらに進むことが期待される.

## 4. ヒト iPS 細胞由来心臟組織におけるコネキシン 43 の抑制は，心筋細胞増殖を介して収縮力を向上させる

(東京女子医科大学1 先端生命医科学研究所, ${ }^{2}$ 循環器内科)高田卓磨 ${ }^{12}$.松浦勝久 ${ }^{12} \cdot$ 飯田達郎 ${ }^{12} \cdot$ 小池達也也 $^{12} \cdot$

〔緒言〕コネキシン 43 (Cx43) は, 心臓の同期的収縮に重要な役割を果たすことが報告されている。しかし， Cx43 が直接的に心筋組織の収縮力向上に寄与するかは不明である. 我々は以前に，ヒト iPS 細胞由来 (hiPSC)心筋組織全体の収縮力の直接測定と組織内の細胞レベルでの収縮同期性の評価に成功した。それらの技術を用いて, Cx43をコードするGJA1 遺伝子の制御が心筋組織全体の収縮力と同期性に及ぼす影響を検証した。【対象と方法」アデノ随伴ウイルスを用いて, hiPSC 心筋組織の GJA1 の過剩発現またはノックダウン（shGJA1）を行った. 拍動数を電気刺激下 (60 回/分) に統一した上で組織の収縮力を直接測定し, 同期性を運動解析にて評価した.
〔結果〕GJA1 過剩発現心臟組織において, 収縮力は, 対照群と比較し減少傾向であった $(0.78 \pm 0.39$ vs. $0.98 \pm$ $0.43 \mathrm{mN}, \mathrm{p}=0.32$ ). 同期性は 2 群間で統計学的有意差を認めなかった $(p=0.20)$ 。一方, shGJA1 処理心筋組織は，対照処理心筋組織よりも有意に高い収縮力を示した $(1.9 \pm 0.55 \mathrm{vs} 1.1 \pm 0.20 \mathrm{mN}, \mathrm{p}=0.003)$. 同期性は 2 群間で統計学的有意差を認めなかった $(\mathrm{p}=0.08) . \quad \mathrm{Nkx} 2.5$ 陽性細胞数は, shGJA1 処理 hiPSC 心筋細胞集団において,対照集団よりも 1 週間の培養後に約 1.3 倍に増加した.〔考察〕Cx43 の発現が一定のレベルを超えて存在する場合, 収縮同期性と Cx43 の発現量は相関しない可能性がある. Cx43 は心筋細胞増殖に関与し, 収縮能に影響を与えた可能性がある。これらの所見は，同期的収縮以外の Cx43の新たな側面を反映した結果かもしれない.〔結論〕 hiPSC 心筋組織における $\mathrm{Cx} 43$ の抑制は，細胞増殖を介して，同調性を損なうことなく収縮力を向上させた.

## 5. ヘテロクロマチンを標的としたマラリア原虫の生存戦略の解析

('東京女子医科大学医学部衛生学公衆衛生学 (公衆衛生学分野グローバルヘルス部門), ${ }^{2}$ 大阪大学微生物病研究所分子原虫学分野)

マラリアは世界三大感染症の 1つであり，熱帯地域において今もなお年間 2 億人の感染者と 60 万人以上の死者をもたらす.マラリア撲滅を困難としている原因として，有効なワクチンの不在や薬剂耐性体の出現などが挙げられるが，その根底にあるのがマラリア原虫における，(1)巧妙な遺伝子発現スイッチングと, (2)遺伝的多様性をもたらす有性生殖である。興味深いことにその 2 つの事象はいずれもマラリア原虫のエピジェネティックな遺伝子発現制御をカギとしており，関連遺伝子はへテロクロマチンという染色体の凝縮領域で強固な発現抑制を受けることがわかっている．演者らはマラリア原虫のへテロクロマチンをマラリア撲滅の新たな標的とし，その形成における分子機構の解明を目標としている。

赤血球ステージのマラリア原虫は大半が無性生殖によって増殖を繰り返すが，一部の細胞は生殖細胞分化のマスター転写因子 AP2-Gをへテロクロマチン化の解除によって発現し, 有性生殖母体（ガメトサイト）に分化する。近年演者らは， AP2-G 遺伝子座に存在する何らかの塩基配列にへテロクロマチン構築の因子が存在することを期待し, 熱帯熱マラリア原虫（Plasmodium falciparum） AP2-G 遺伝子座の部分配列を用いたレポーター アッセイ系を開発した. AP2-G 遺伝子のプロモーター領域やターミネーター領域を人工染色体として原虫に導入したところ，プロモーター領域の特定の配列を基点として人工染色体がへテロクロマチン化することがわかっ
た.この結果は，マラリア原虫のへテロクロマチンが塩基配列依存的に構築されることを示す世界初の発見となった.

## 6. カドミウム曝露により惹起される尿細管細胞死の 分子基盤の解析

('東京女子医科大学医学部衛生学公衆衛生学 (環境・産業医学分野), ${ }^{2}$ 東京女子医科大学医学部総合研究所, ${ }^{3}$ 千葉大学薬学研究院生化学教室, ${ }^{4}$ 東海大学工学部医用生体工学科, ${ }^{5}$ 東京女子医科大学医学部解剖学 (顕微解剖学・形態形成学分野), 6 聖マリアンナ医科大学医学部腎臓・高血圧内科)

藤木恒太 ${ }^{1}$

田邊賢司 ${ }^{2}$ ・鈴木翔大 ${ }^{3}$. 望月明 ${ }^{4}$.望月牧子 ${ }^{5} \cdot$ 菅谷健 $^{6} \cdot$ 溝口貴正 $^{3}$.伊藤素行 ${ }^{3} \cdot$ 石津綾子 $^{5} \cdot$ 松岡雅人 ${ }^{1}$

ヒトがカドミウムに曝露されると腎機能障害が生じ，

その際に尿細管細胞死が惹起される。外的刺激依存的に腎機能障害が生じる多くの場合，尿細管細胞死が惹起されることから，外的刺激依存的かつ特異的な尿細管細胞死の分子基盤を理解することは，腎機能障害の病態機序の理解，治療や予防にも繋がると考えられる，我々は， カドミウム曝露依存的尿細管細胞死 (CdRCD) の分子基盤を明らかにすべく研究しており，今回，新たに同定した CdRCD 抑制成分 X の作用機序について報告する。初めに，成分 Xが影響を及ぼす分子を探索したところ，七卜由来尿細管細胞（HK-2 細胞および初代培養細胞）において成分 X がカドミウムおよび EGF 刺激依存的なリン酸化酵素 Aktの活性化を抑制することを見出した。加元て， Aktの機能を阻害した尿細管細胞では， CdRCD が抑制されることから，成分 $\mathrm{X}$ は Aktの機能を抑制することで，カドミウム毒性を減弱すると考えられた。次に， Aktの CdRCD における役割について調べた結果，カドミウムを曝露した尿細管細胞では不良タンパク質で構成される構造体 aggresome が形成されること，またAktの機能阻害した細胞では，転写因子 TFEB・TFE3 が活性化し, aggresomeを特異的に分解するautophagy （aggrephagy）が促進されることを見出した．以上の結果から，成分 X はカドミウム曝露依存的に活性化した Aktを抑制することで不良タンパク質の分解を加速し， その結果，タンパク質毒性・尿細管細胞死を減弱すると考えられる。

## 7. 自己免疫性膵炎の病態形成に関与する細菌因子 (1東京女子医科大学医学部微生物学免疫学分野, ${ }^{2}$ 早稲田大学大学院先進理工学研究科生命医科学専攻)大坂利文 ${ }^{1}$.大町聡子 ${ }^{2} \cdot$ 常田 聡 $^{2} \cdot$ 柳澤直子 $^{1}$
自己免疫性膵炎 (autoimmune pancreatitis：AIP) は,膵臟にリンパ球や IgG4 陽性形質細胞などの免疫細胞の浸潤を伴う慢性炎症を特徵とする。AIP 治療ではステロイド投薬が著効することが知られているが，ステロイド薬の長期投与もしくは投薬停止によって膵炎が再燃することが多い. さらに, 線維化・発がんなど病態が進展することもある。そのため, AIP の根治治療を確立するために, AIP の発症機序を解明する必要がある。 そこで本研究では，AIP 発症年齢が中高年であることに着目し，

加齢に伴う腸内細菌叢のバランス異常（とくに，大腸菌の増加）や腸管バリア機能の脆弱化を要因とする“腸膵連関”の視点で AIP の病態形成機序を解明することを目的とした. とくに, 大腸菌由来鞭毛タンパク質 FliC タンパク質が AIP の病態増悪化のトリガー因子であることを実験的に明らかにする。

本研究では, 非病原性大腸菌 ATCC25922 株の野生型株, FliC 久損株, FliC 部分欠損株を近交系マウス C57BL6J に反復投与し, 誘導される膵炎の病態を解析した. 本研究の成果としては，FiC の構造および有無に関わらず大腸菌（加熱処理菌体）の投与は，マウス膵臟にはリンパ球の浸潤の伴う炎症および線維化を誘導すること, 大腸菌由来 FliC の D $0 / \mathrm{D} 1$ ドメインが愺臟組織に対する自己免疫応答（抗エラスターゼ IgG1 抗体の産生誘導）を誘発していることが明らかとなった。 さらに，大腸菌の反復投与に伴い脺炎を発症したマウスにおいて， $\mathrm{B}$ 細胞受容体 BCR のレパトアの多様性の増加および T 細胞受容体 TCR のレパトアの多様性の著しく減少していることも明らかとなった。

## 8. CBL 変異を有する慢性骨髄単球性白血病における UTX 機能欠失による急性転化機構の解析

(東京女子医科大学実験動物研究所)

黒川美有

〔目的〕CBL 遺伝子の変異は慢性骨髄単球性白血病 (chronic myelomonocytic leukemia：CMML)の約 10\%

能に発現するコンディショナルノックイン (Cbl cKI) マウスを作製し，CMMLの発症を認めた. CMML は付加的遺伝子異常により急性骨髄性白血病に移行することが知られている (急性転化). Cbl 変異を伴う CMML の急性転化におけるUTX 機能欠失の関与を検討する目的で，我々は $\mathrm{Cbl} \mathrm{cKI}$ マウスに後天的に誘導可能に UTX を欠失するコンディショナルノックアウト（Utx cKO） マウスを掛け合わせ，解析を行った。〔方法〕コントロー ル (Ctrl), $\mathrm{Cbl} \mathrm{cKI}, \mathrm{Cbl} \mathrm{cKI} / \mathrm{Utx} \mathrm{cKO}$ の 3 群のマウスについて, 発現誘導の 4 週間後から, 末梢血数の推移,骨髄における造血幹前駆細胞数, 脾藏の重量比較を行った。また，骨髄から $\mathrm{Lin}^{-} ， \mathrm{Scal}^{+}, \mathrm{cKit}^{+}$（LSK）の造血幹前駆細胞を単離して, 網羅的遺伝子発現解析 (RNAseq)を行い, 得られた結果について gene set enrichment analysis (GSEA) によるパスウェイ解析を行った.〔結果と考察] 発現誘導後 100 週後の生存率は, $\mathrm{Cbl} \mathrm{cKI} / \mathrm{Utx}$ $\mathrm{cKO}$ 群では, $\mathrm{Ctrl}$ 群および $\mathrm{Cbl} \mathrm{cKI}$ 群に比較して著明な低下を認めた. 発現誘導後 4 週の解析結果では, $\mathrm{Cbl} \mathrm{cKI} /$ Utx cKO 群で他の群と比較して脾藏の腫大, 末梢血の白血球増多と血小板減少を認め, 骨髄では分化細胞マー カー陰性の細胞数が増加していたが, 造血幹細胞数は低下していた. また発現誘導後 4 週の Cbl cKIマウスと Cbl cKI/Utx cKO マウスのLSK 細胞を用いたRNA-seq 結果をKEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) を用いてパスウェイ解析を行ったところ，Cbl cKI LSK 細胞に比較して $\mathrm{Cbl} \mathrm{cKI} / \mathrm{Utx} \mathrm{cKO}$ LSK 細胞でRIBOSOME と OXIDATIVE PHOSPHORYLATION の活性化を認め, 細胞内代謝が九進していることが示唆された。今後はミトコンドリア機能を含めた細胞内代謝解析を行うと共に，競合的骨髄移植による造血幹細胞活性の差についても検討する予定である.

## 9. 本学における科研費申請・獲得支援への取組みか ら導き出す医科単科大学に適した Pre-Award 支援の在 り方

(東京女子医科大学研究推進センター)佐々木孝宽

研究を推進する上で，研究資金は必須である。大学等への基盤的経費や奨学寄附金などが削減され続ける昨今, 研究資金の多くは競争的研究費の獲得 (Pre-Award) に頼らざるを得ない状況である. 国内の多くの研究大学等では，自機関にURA (university research administrator）の配置を進め, Pre-Award 支援に取り組んでいる.本学においては, 2012 年度に文部科学省 URA 整備事業の採択を受け，URAの導入が開始されたが，これまでに本格的に Pre-Award 支援を実務担当とする URA は不在であった。2022 年 10 月より，研究力強化に資する活動を主務とし，科研費を中心としたPre-Award 支援も職務とするURA の導入がなされた。

本発表では，主に科研費の申請・獲得支援への 1 年目の取組み内容について紹介すると共に，既に先行する他学での取組み内容と比較することで, 医科単科大学に適した Pre-Award 支援の在り方を検証する。本学を含め，特に診療に携わる研究者が多い特性を有する医科単科大学では, 他の一般的な総合大学と違い, 日中の申請書作成も含めた研究活動への自由度が極めて低い。本検証では特に支援項目の利便性を高めたデジタル化への取組みに焦点を当て，その有効性を利用者の利用状況および利用者の満足度から検証する。

さらに今年度から開始した本取組みの有効性そのもの

について, 本発表時点では科研費申請数をアウトプットとして検証する。今後, 採択数・採択率（来年 2 月下旬に判明）も含め検証し，アウトカムとして論文数・特許出願数・共同研究数などを指標に経年的に追跡し，検証
していく.また, 適した URA の配置人員数の検討も行い, 我が国における医科単科大学特有の Pre-Award 支援の在り方を提示することを目指す。


# 遺伝医学アップデート：基礎医学から臨床現場まで

（1）線虫のゲノム解析について

東京女子医科大学医学部生理学講座 (分子細胞生理学分野)

产哀 昌昌平

（受理 2022 年 10 月 28 日）

Genetic Medicine Update: From Basic Research to Clinical Care
(1) Caenorhabditis elegans Genome Analysis
Shohei Mitani
Department of Physiology, Division of Molecular and Cellular Physiology,
Tokyo Women's Medical University School of Medicine, Tokyo, Japan
}

Approximately $40 \%$ of protein-coding genes in the nematode Caenorhabditis elegans (C. elegans) are orthologous to human protein-coding genes, making this animal a useful model organism. The characteristics of this model organism include its simple structure, detailed basic biological description, and ease of culturing and freezing. In older years, researchers have used forward genetics to isolate mutants, examine their phenotypes, and clone the causal gene, revealing gene functions. By the end of the 20th century, researchers began to use various experimental techniques developed in the C. elegans community, including transgenic analyses by green fluorescent protein (GFP) expression and RNA interference, and this facilitated gene function analyses. These techniques are now used regularly in mammalian experiments. The C. elegans genome was sequenced for the first time as a multicellular organism, and the technologies used were then transferred to human genome sequencing.

We used C. elegans genome sequences and developed efficient techniques to isolate deletion mutants in a genomewide manner using reverse genetics. We introduced deletions in the C. elegans genome by treating the animals with trimethylpsoralen (TMP) and ultraviolet light, and then screened for mutants using PCR. Next-generation sequencing was used to isolate the deletion mutants more efficiently. Current research has revealed that our laboratory has achieved a higher number and quality of deletion mutants than that of other laboratories worldwide. Furthermore, only our laboratory has effectively isolated deletion mutants for approximately half of the total genes. Through the National Bioresource Project funded by MEXT (Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology), Japan, we have been distributing these deletion mutants to laboratories worldwide. Thus, in the past 20 years, gene function analyses of $C$. elegans have progressed notably. This information is useful for understanding the functions of human disease-causing genes. We hope that the knowledge gained from these activities will benefit research on the treatment of human diseases.

Keywords: Caenorhabditis elegans, model organisms, genome, functional genomics, deletion mutants

Corresponding Author: 三谷昌平 〒 162-8666 東京都新宿区河田町 8-1 東京女子医科大学医学部生理学講座（分子細胞生理学分野） mitani.shohei@twmu.ac.jp

doi: $10.24488 /$ jtwmu.93.1_1

Copyright (C) 2023 Society of Tokyo Women's Medical University. This is an open access article distributed under the terms of Creative Commons Attribution License (CC BY), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original source is properly credited.
## はじめに

ゲノム解析といえば，主としてゲノム配列の解読と思われる方も多いことでしょう，我々が行ってきた研究は，一時期「ポストゲノム解析」に分類されてきたゲノム機能解析である。元々，ヒトゲノムの解読でさえも，あまりにも膨大なために，お金の無駄で得られた遺伝子情報を医療や産業に活用できるのはいつのことになるか分からないと考える人が多かった。私が線虫のゲノム機能解析に挑戦を始めた 1990 年代の終わり頃 (1998 年) に線虫ゲノム解読が完了した。線虫ゲノム解読はヒトゲノム解読に数年間先行していて興味を持つ研究者も少なかった。それもそのはず，線虫ゲノム解読に成功した研究チー ムがヒトゲノム解読にも参加して大きな貢献をしたためである、下等生物であるためにヒトとの関連も分かり難い線虫ゲノムの機能解析は, 非常識的で無謀な計画と見做されていたと思われる。本稿では， そのような逆風の中で何とか達成できたこと, 将来期待されることを紹介したい。人類はアポロ計画も含めて途方もないことに情熱を燃やして挑戦する生き物である．今となっては，ゲノム解読は本学のような医学医療を担う大学としては自然なことであるが，研究現場では時流に乗るまでは理解され難い。挑戦者はしばしば難題に解答を得られるかどうかが問われている.

## モデル生物としての線虫のゲノム解読

線虫(Caenorhabditis elegans) は成虫で体長が 1 $\mathrm{mm}$ 強で, 体細胞数が 1,000 個弱しかない多細胞生物としては最も単純なモデル生物である．研究の初期に受精から成虫に至るまでの全細胞系譜の記載が行われ ${ }^{1)}$,また電子顕微鏡の連続切片を用いて神経回路のシナプスレベルの形態学的記載もできている²).大腸菌を䬺として $20^{\circ} \mathrm{C}$ で飼育すると 3 日程度で 1 世代が進み，雌雄同体の自家受精で 300 弱の子供を産み，大腸菌を餌として飼育が容易である。稀に出現する雄を使って交配実験が可能であるため，遺伝学に使い易い。増えたところで冷凍して保管すると半永久的に維持可能であるため，得られた変異体や遺伝子組換え体は大量に保管が可能である. Brenner 博士はこれを利用して発生や行動の仕組みを解明できると提唱した。初期の線虫研究では順遺伝学が標準的手法であり, Brenner 博士は化学物質を用いて突然変異体を大量に分離することに成功しだ）.変異体遺伝子の遺伝子クローニングが徐々に進むと, 個々の遺伝子のイントロンが小さく, 遺伝子間
も短いことなどがわかり"), ゲノムサイズがハプロイドで 100 メガ塩基対ほどしかないため（3 ギガ塩基対あるヒトゲノムの 30 分の 1)，まず線虫のゲノム解読を行って手法の確立が試みられた。小原博士が大腸菌を材料に考案した「ゲノム断片を仮想的に繋ぎ合わせて物理地図を作成する」という手法を導入し, 酵母人工染色体でクローン化したゲノム断片の集合として線虫全ゲノムの物理地図を作成しだ ${ }^{5 / 6)}$. Brenner 博士が作っていた遺伝地図で同定済みの遺伝子構造と位置関係などを加えてゲノム配列を解読して行った. 1992 年に 3 番染色体の中心部の配列を決定 (7)，ヒトなどの高等生物と類似のホメオボックス遺伝子の存在が明らかにされたことからさらに研究は進み, 1998 年には全ゲノムの解読に至った ${ }^{81}$. 線虫の全ゲノム配列解読ができると同時に既知の遺伝子配列情報などを参考に mRNA の構造予想なども進んだ。これは現在のように次世代シーケンサーを用いて全ゲノム配列を一気に解読できる時代の前のことである．ゲノム断片をそれぞれ配列決定してコンピュータ上で繋ぎ合わせる手法はヒトゲノム解析でも有用であったし, 蛍光シーケンサーの発達もあり，かつては無謀としか思えなかった全ゲノム解析が現実的になった所以である ${ }^{9}$. 全ゲノム配列情報が得られたことから，線虫研究者はそれまで主流だった順遺伝学的手法から逆遺伝学的手法を多用することになった。具体的なゲノム情報の利用法をこの後で説明する。

## 線虫のトランスジェニック解析

線虫の雌雄同体は体全体の中で生殖腺が比較的大きい。線虫の体が透明で微分干渉顕微鏡で内部が良く見えることから，Mello 博士らは生殖腺にDNA 液を注入することで容易にトランスジェニック個体を作成することができることを示した ${ }^{10}$. 研究者たちはすぐにこの技術を利用して線虫に遺伝子導入を行うようになった. ゲノム構造情報があればプロモーター配列に $\beta$ ガラクトシダーゼ遺伝子を繋いでトランスジェニック個体を作成することで遺伝子発現パターンが解析できるようになった。この方法を用いることで，線虫変異体のレスキュー実験（変異遺伝子を導入することで野生型様に戻す）や，線虫自身の遺伝子だけでなくヒト遺伝子などの過剰発現なども可能になった。筆者はこれとほぼ同年代に米国に留学する機会を得たが，効率的なトランスジェニック法の発表の直前であったことから，指導教授の Chalfie 博士は私にトランスジェニックでは

wild-type

mutant

Figure 1. An example demonstrating the method for determining the function of a gene. In the presence of a green fluorescent protein (GFP) reporter (fused to some nuclear protein) that is localized to the nucleus in cells of wild-type animals, the effects of a gene that helps in GFP localization can be observed by examining the GFP localization in the mutant background. GFP may translocate from the nucleus (left: wild-type) to the cytoplasm (right: mutant).

なくin situハイブリダイゼーションを勧めた. 線虫のクチクラが硬く, 容易な実験ではなかったため,使われていなかった技術であったが，何とか遺伝子発現を検出できるまでになった ${ }^{11}$. その際に研究室内では遺伝子発現解析の手法について大いに議論された。私が帰国した後に Chalfie 博士は GFP (green fluorescent protein)をトランスジェニック発現させることに成功した ${ }^{12} . \beta$ ガラクトシダーゼトランスジェニックと異なり，生きたまま遺伝子発現を観察することができる点で画期的な方法であり，私が in situ ハイブリダイゼーションで使用していたマー カー遺伝子を用いて当時研究室で議論された課題が解決したことを知って感動した (Chalife 博士は 2008 年にノーベル化学賞を受賞)．GFPによる局在解析はその有用性の高さにより, 線虫に限らずマウスやヒト細胞の実験にも迅速に拡散し， $\mathrm{Ca}^{2+}$ イオン濃度測定などを含む追加技術が多数創出された ${ }^{13)}$ とはご存じの読者も多いと思われる.

## RNA 干渉と線虫の遺伝子破壊解析

遺伝子機能阻害実験は大変有用であることは上述のマーカー発現を利用した実験からも明白だった。興味のある生命現象の指標となる抗体染色, in situ ハイブリダイゼーション, トランスジェニック遺伝子レポーターなど（結果に相当）と興味のある遺伝子の機能低下した状態（原因に相当）を組み合わせると，個々の表現型を古典的な方法で観察するだけでなく, 生命現象の因果関係がより迅速に, より詳細に明らかになるのである（Figure 1)，ゲノム情報が整備された時点で, 多種多様な生命現象について, このような解析を行えば分子メカニズムが次々と解明されることが期待される。線虫の全ゲノム解読とほぼ同時期に RNA 干涉 (RNAi) という現象が発見されだ ${ }^{14}$. 既にマウスでは相同組換えを用いた遺伝子ノックアウトが普及しつつあったが，線虫の RNAi は二本鎖 RNA (dsRNA) を導入することで相同遺伝子の mRNA を分解することが可能であった. 導入方法はマイクロインジェクションが効率的であるが，後には餌の大腸菌に発現させておけば起こすこともできることが発見されて, 多くの研究者が利用するようになった ${ }^{15}$. 線虫での RNAi は大変便利な方法であったが, dsRNA の状態などにより効果が見られないことがあるなど, やや結果が不安定であることや, 神経系でほとんど効果がないなどの問題点もあった. 線虫で初めて普及した RNAiであったが, 人工合成した siRNAを培養細胞などに投与することでヒトにも有効であることが証明されたことから, GFP と同様に線虫に限定されずあらゆる分野で使用されるようになった.

上述のように全ゲノム配列情報が利用可能になったため, 線虫でも遺伝子破壊株の取得も多くの研究室で試みられた。線虫ゲノム解読の前は遺伝子クローニングの際に頻繁に使用されていたトランスポゾンを用いて，その挿入と切り出しの際に遺伝子の一部が壊れるという現象を利用する方法が使われ始めた2. ${ }^{16}$. 変異体取得の労力が大きいことから，間もなく化学物質によってランダムに欠失変異を起こし, その後で PCR 法を用いてスクリーニングする方法が主流となった ${ }^{17)}$. 我々の研究室も TMP (trimethylpsoralen）と紫外線によって欠失変異を起こし， PCR 法でスクリーニングする方法を試みた。開始した当時は, 博士研究員が 1 遺伝子の変異体を分離するのに半年 1 年程度の労力を要すると言われてお

5' -ATGGGCTTCAACGTGCCCGTCATCAACCGAGACTCGGAGATCCTCAAAGCGGACGCCAAAAAGTGG-3' TGTTGCACGGGCAGTAGTTGGCTCTGAGCCTCTAGGAGTTTCGCCTGCGGTTTTTCACC-5'

synthesis

Figure 2. Upper row: DNA polymerase incorporates nucleotides correctly at the arrow to give rise to complete double-stranded DNA. Lower row: DNA polymerase incorporates an incorrect nucleotide (A to $\mathrm{T}$ change) at the arrow resulting in the unannealed 3 -end terminus. When an incorrect nucleotide is incorporated, the next nucleotide incorporation often fails, unless the wrong nucleotide is removed by the proofreading function of the DNA polymerase. Proofreading activity depends on the enzyme used for polymerase chain reaction (PCR).

り，他の研究室よりスタートが遅かったけれど，はるかに効率の良い方法を編み出すことが目的であった. 我々の研究室では数々の工夫を行ってそれを実現したが，紙面の都合もあり，工夫の 1 例を記載することに留めたい.

PCR 法ではあまり大きな DNA 断片を増幅できないことは PCR を用いた実験を行ったことのある研究者なら誰でもご存知と思われる。しかし, 普段はその理由をあまり意識せずに使うことが多い．標準的な PCR 法では増幅したいゲノムDNA の端の 2 か所にプライマーを設計し，そこから DNA ポリメラーゼでコピーを作る. 反対側のプライマーの部位より遠いところは 2 回目の増幅からは存在する配列が少ないために目的の長さの DNA 断片が増幅する. 使用する酵素によっては長い配列は増幅に失敗することもあり，より高性能の酵素を選択する必要が生じる場合があることも知られている. PCR 法では理論的には 1 サイクルで 2 倍に増幅されるはずであるが，実際には徐々に増幅効率が低下するのである. 反応チューブ中の酵素が失活するとか，プライマーやモノマーのヌクレオチドが枯渴してくることが良く知られている。長い配列が増幅できないのはなぜかというと, 反応が途中で停止してしまうことが多いからである. Sanger 博士が開発してキャピラリーシーケンサーなどで使用されているサンガー法では DNA 増幅の際に少量の dideoxy nucleotide を使用することにより，例えば塩基 A のところにアデニンでなくジデオキシアデニンが取り达まれるとそれ以上鎖の伸長が起こらないことを利用している ${ }^{18}$.このことにより，その位置にアデニンが存在す
ることが分かるのである。サンガー法の別名をチェーン・ターミネーション法と呼ぶ所以である. ところが, 通常の PCR 反応ではジデオキシヌクレオチドを使わなくてもチェーン・ターミネーション (伸長停止)が起こってしまうのである (Figure 2). その理由は, DNA ポリメラーゼは一定の割合で間違った塩基を取り达んでしまい，増幅を繰り返すと塩基置換の変異が入ってしまうためである。その際に, $\mathrm{A}$ と $\mathrm{T}$ 間, $\mathrm{C}$ と $\mathrm{G}$ 間のアニーリングの水素結合は弱くなり, 次の塩基の取り达みに失敗するためである。間違いが入る確率が一定の場合, 長いDNA 断片ほど増幅の途中でチェーン・ターミネーションが起こる確率が高くなる. 我々は野生型に比べて短い変異体を感度良く検出できる方法を使うことで短い配列のみ選択的に増幅できることを見出した ${ }^{19}$. $\mathrm{PCR}$ 反応の際の条件として「 $\mathrm{Mg}^{2+}$ イオン濃度を下げる」,「アニーリング温度を上げる」,「デオキシヌクレオチドの濃度を下げる」などを行うと, 長いDNA 断片は増幅が悪くなる, すなわち短い DNA 断片(プライマーが結合する部分は同一配列だが，途中の一部が欠失して短くなったもの）を選択的に増幅することが可能になるのである. 我々が行った工夫は他にも多くあるが，個々のプロセスで効率が数倍になるとしても，それらが積算されることで全体の効率は飛躍的に向上するのである. 我々は, PCR 法以外にも変異導入法などの多くのプロセスを工夫して，従来法の 100 倍程度の効率を達成することができた. それまでは個々の研究室で興味のある遺伝子を選び, 若手の研究者が時間をかけて遺伝子破壊するという作業を行っていたが，さらに分注ロボットの
導入その他による実験の自動化などを加えて，我々の研究室だけで年間 500 遺伝子程度の変異体分離が可能となったことから遺伝子破壊実験に時間をかける研究者は減少した，しばらくの間は日本，米国， カナダの 3 研究室が変異体分離を行い，インター ネット公開を行い，使いたい研究者はそれを分与してもらって遺伝子の機能解析を行うという状態が続いた. 我々の研究室では 2002 年に文部科学省の予算を獲得して第 1 期のプロジェクトに着手し， 5 年毎の更新で現在は第 5 期に至っている. 我々の研究室では， 途中で上記の PCR スクリーニング法に加えて，全ゲノムシーケンス法を用いた。欠失変異が入りやすい条件で上記の TMP と紫外線処理を行い，雌雄同体を単一個体で増殖させた後に全ゲノムシー ケンスを行って欠失変異を見つける方法を導入した。変異体分離の主要なプロセスを自動化することで年間 1,000 株の変異体を分離できるようになった20).これらの蓄積で, 現在はタンパク質をコードする線虫の全遺伝子約 20,000 個のうちの半数程度の変異体を取得済みである ${ }^{21}$ 。このプロジェクトの途中で, 我々は変異体分離の数や品質で米国やカナダの研究室に差をつけ, 外国チームは欠失変異の分離から撤退したために本学プロジェクトのみとなった。

線虫の変異体に限らないが, 2013 年にゲノム編集に CRISPR/Cas9を利用する方法が使われ始めてからは，少数の変異体であればどの研究室でも分離が可能な状態になった222. 我々の研究室でもゲノム編集技術による変異体分離を行うことはあるが，既に重要な遺伝子（例えばヒト遺伝子の相同遺伝子は 8,000 個弱と言われている)の大半の変異体を分離済みであること，ゲノム編集で多くの変異体を分離することはとても労力を要する．そのためか，本学プロジェクトへの分譲依頼は減ることなく続いている.

不思議なことに，発見当初はRNAi があれば遺伝子破壊株は不要と対立的に考える研究者もいたが，現実では両者が必須だったのである．著者自身は， Mello 博士の依頼で RNAi の分子メカニズム解明に挑戦することになった． RNAiの分子メカニズムを調べる時にRNAiに関わる分子をRNAiで抑制しても論理が循環して結論が出せないことが理由であった. その成果の詳細は本稿では割愛する (Mello 博士は 2006 年にノーベル生理学医学賞を受賞).

## ヒト疾患モデルとしての線虫

上述したように, 線虫にはヒト遺伝子のオーソログが多数存在するが，その大半は既に変異体を分離済みか容易に追加取得できる状態になっている。 ヒ卜疾患のうち古典的なメンデル遺伝学で説明されるような遺伝子であれ, 最近の GWAS (genome wide association study）や次世代シーケンサを用いた全エクソーム解析や全ゲノム解析で発見された遺伝子であれ, 多数のホモログの遺伝子機能解析を線虫実験系で解析できる状況となった．既にマウスなどで疾患発症メカニズムが解明されているものも多数あることは事実であるが，ヒ卜遺伝子の数を考えるとそのすべてが完全に解明されることは一朝一夕で達成できるものではない．著者が線虫を用いてゲノム機能解析を行うことを始めた頃は線虫を使ってヒト疾患の解析を行おうという研究者は少なかったが，最近は世界的に見てもあまりに多くなり実数が把握できないほどになった. 実験動物を専門とする研究者には 3R (replacement, reduction, refinement)が頻繁に求められるようになった．新規に線虫を用いた実験を始める研究者からの問い合わせが頻繁に来ることから線虫を用いて疾患遺伝子の機能解析を行うとか，化合物の効果を検証して産業応用するなどのアプローチが増えている実感がある.

## おわりに

筆者の研究室では, 膨大な数の変異体を用いることにより, 逆遺伝学のスケールを大きくすることが容易である。特定の遺伝子ファミリーについて網羅的に表現型解析を行うことで, どの分子がどの生命現象に関わっているかを検証可能になった. 古典的な遺伝学では 1 つの変異体の機能をより詳細に解析するためにその表現型を増強する変異体（エンハンサー) や減弱する変異体 (サプレッサー) をスクリー ニングして分離する方法が多用されてきた。今や， ヒト疾患遺伝子の線虫モデルでこのような実験を行うと, 疾患の仕組みに関わる未知の遺伝子が変異体として同定できる。線虫ゲノムはサイズが小さいため, 新規変異体の全ゲノムシーケンスにより, 容易に原因遺伝子を同定することが可能であることも分かった. さらに, 同定した遺伝子が本当にヒ卜疾患原因遺伝子と相互作用するかどうかは, 膨大な数の欠失変異体を用いて確認を行うことができる。このように, 線虫ゲノムを起点にいわゆる順遺伝学と逆遺伝学の両方を併用して疾患発症メカニズムの主要な部分を解き明かすことが可能になったのである.
著者はこのようなアプローチを統合遺伝学と呼びたいと考えている ${ }^{23}$. 実際, 我々は独自に遺伝子機能解析を行った結果，いくつかの日本人の死因の多くを占める疾患に関する疾患発症の根幹に関わる候補の機能を解明しつつある。これらは，線虫遺伝子とヒ卜相同遺伝子の機能が酷似しており，PubMed などで調べる限りでは先行論文による機能解析は十分ではなさそうである．我々は，解明された分子機能を元に治療薬を開発することに挑戦の主軸を移行しつつある. さらなる発展を期待しつつ研究を進めている.

## 文 献

1) Sulston JE, Horvitz HR: Post-embryonic cell lineages of the nematode, Caenorhabditis elegans. Dev Biol 56 (1): 110-156, 1977

2) White JG, Southgate E, Thomson JN et al: The structure of the nervous system of the nematode Caenorhabditis elegans. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 314 (1165): 1-340, 1986

3) Brenner S: The genetics of Caenorhabditis elegans. Genetics 77 (1): 71-94, 1974

4) Bürglin TR, Finney M, Coulson $A$ et al: Caenorhabditis elegans has scores of homoeoboxcontaining genes. Nature 341 (6239): 239-243, 1989

5) Kohara Y, Akiyama K, Isono K: The physical map of the whole $E$. coli chromosome: application of a new strategy for rapid analysis and sorting of a large genomic library. Cell 50 (3): 495-508, 1987

6) Coulson A, Waterston R, Kiff J et al: Genome linking with yeast artificial chromosomes. Nature 335 (6186): 184-186, 1988

7) Sulston J, Du Z, Thomas K et al: The C. elegans genome sequencing project: a beginning. Nature 356 (6364): 37-41, 1992

8) C. elegans Sequencing Consortium: Genome sequence of the nematode C. elegans: a platform for investigating biology. Science 282 (5396): 2012-2018, 1998

9) International Human Genome Sequencing Consortium: Finishing the euchromatic sequence of the human genome. Nature 431 (7011): 931-945, 2004

10) Mello CC, Kramer JM, Stinchcomb D et al: Efficient gene transfer in C. elegans: extrachromosomal maintenance and integration of transforming sequences. EMBO J 10 (12): 3959-3970, 1991
11) Mitani S, Du H, Hall DH et al: Combinatorial control of touch receptor neuron expression in Caenorhabditis elegans. Development 119 (3): 773-783, 1993

12) Chalfie M, Tu Y, Euskirchen G et al: Green fluorescent protein as a marker for gene expression. Science 263 (5148): 802-805, 1994

13) Miyawaki A, Llopis J, Heim R et al: Fluorescent indicators for $\mathrm{Ca} 2+$ based on green fluorescent proteins and calmodulin. Nature 388 (6645): 882-887, 1997

14) Fire A, Xu S, Montgomery MK et al: Potent and specific genetic interference by double-stranded RNA in Caenorhabditis elegans. Nature 391 (6669): 806-811, 1998

15) Timmons L, Fire A: Specific interference by ingested dsRNA. Nature 395 (6705): 854, 1998

16) Greenstein D, Hird S, Plasterk RH et al: Targeted mutations in the Caenorhabditis elegans POU homeo box gene ceh-18 cause defects in oocyte cell cycle arrest, gonad migration, and epidermal differentiation. Genes Dev 8 (16): 1935-1948, 1994

17) Jansen G, Hazendonk E, Thijssen KL et al: Reverse genetics by chemical mutagenesis in Caenorhabditis elegans. Nat Genet 17 (1): 119-121, 1997

18) Sanger F, Nicklen S, Coulson AR: DNA sequencing with chain-terminating inhibitors. Proc Natl Acad Sci U S A 74 (12): 5463-5467, 1977

19) Gengyo-Ando K, Mitani S: Characterization of mutations induced by ethylmethanesulfonate, UV and trimethylpsoralen in the nematode Caenorhabditis elegans. Biochem Biophys Res Comm 269 (1): 64-69, 2000

20) Suehiro Y, Yoshina S, Motohashi T et al: Efficient collection of a large number of mutations by mutagenesis of DNA damage response defective animals. Sci Rep 11 (1): 7630, 2021

21）NBRP：ナショナルバイオリソースプロジェクト 「実験動物線虫」(2009). https://shigen.nig.ac.jp/c. elegans/ (Accessed October 21, 2022)

22) Jinek M, Chylinski K, Fonfara I et al: A programmable dual-RNA-guided DNA endonuclease in adaptive bacterial immunity. Science 337 (6096): 816-821, 2012

23) Mitani S: Comprehensive functional genomics using Caenorhabditis elegans as a model organism. Proc Jpn Acad Ser B Phys Biol Sci 93 (8): 561-577, 2017


# 遺伝医学アップデート：基礎医学から臨床現場まで

（2）脳動脈瘤の感受性遺伝子の解析

東京女子医科大学総合医科学研究所
東京女子医科大学足立医療センター脳神経外科
$\begin{array}{ll}\text { アカガワ } & \text { ヒロュキ }
\text { 赤川 浩之 }\end{array}$
}

（受理 2023 年 1 月 19 日）
## Genetic Medicine Update: From Basic Research to Clinical Care (2) Genetic Susceptibility to Intracranial Aneurysms

\author{
Hiroyuki Akagawa \\ Institute for Comprehensive Medical Sciences, Tokyo Women's Medical University, Tokyo, Japan \\ Department of Neurosurgery, Tokyo Women's Medical University Adachi Medical Center, Tokyo, Japan
}

Intracranial aneurysms (IA) cause subarachnoid hemorrhage (SAH), which has high mortality and morbidity rates when rupture occurs. The success of genome-wide association studies (GWASs) followed by phenotypic confirmation in transgenic mice has supported the implication of genetic factors in the formation of IA. For example, a Sox17-deficient mouse model was established based on previous GWAS findings, confirming the development of IA resulting in SAH following Sox17 deficiency. The most recent international GWAS identified over half of the disease heritability of IA, including 17 risk loci using more than ten thousand patients. The remaining proportion of heritability, the so-called missing heritability, can be explained by the effects of rare variants detected by next-generation sequencing (NGS). In this review, we discuss the current knowledge regarding genetic factors associated with IAs provided by GWAS and rare variant analysis using NGS.

Keywords: intracranial aneurysm, susceptibility gene, genome-wide association study, next-generation sequencing, rare variant

## はじめに

脳血管疾患は，1951 年より 1980 年まで本邦の死因の第 1 位であった。近年は肺炎や老衰の割合が増加して第 4 位とはなったものの, 依然として悪性新生物や心疾患と並び，我々の生命を脅かす主要な疾患の座にとどまり続けている¹).いわゆる“三大疾病” のうちの一つである.このうち特に死亡率が高いこ
とで知られているのがクモ膜下出血であり, そのおよそ $85 \%$ が脳動脈瘤の破裂に起因する ${ }^{2}$. 脳動脈瘤は, 他の多くの脳血管疾患と同様, 複数の遺伝的要因と環境要因が相互に作用して発症に関わる多因子疾患である。本邦では脳の画像検査を受けた人の 6〜7\% で診断される“ありふれた疾患 (common disease)”である ${ }^{3)}$. 危険因子（環境要因）として喫煙習

Corresponding Author: 赤川浩之 〒 162-8666 東京都新宿区河田町 8-1 東京女子医科大学総合医科学研究所 akagawa. hiroyuki@twmu.ac.jp

doi: $10.24488 /$ jtwmu.93.2_49

Copyright (C) 2023 Society of Tokyo Women's Medical University. This is an open access article distributed under the terms of Creative Commons Attribution License (CC BY), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original source is properly credited.
慣と高血圧症が最も主要なものとして挙げられ，脳動脈瘤が診断された場合は禁煙と降圧療法が推奨される。一方，遺伝的要因は，しばしば聴取される家族歴によっても実感され， 1 親等以内の脳動脈瘤保有者の家族歴がクモ膜下出血をきたす危険因子ともなっている2).これを支持する定量的指標として，破裂脳動脈瘤によるクモ膜下出血患者の第 1 度近親者の相対危険率は 4 倍, 同胞の場合は相対危険率 6 倍と報告されている). さらに, 脳動脈瘤の遺伝的要因の証左として, 脳動脈瘤を合併する遺伝性疾患の存在も挙げられる。常染色体顕性多発性囊胞腎 (autosomal dominant polycystic kidney disease: ADPKD)，マルファン症候群，エーラス・ダンロス症候群など様々な遺伝性疾患との合併の報告があるが,このうち ADPKD が最も脳動脈瘤と関連がある遺伝性疾患であり，ADPKD 患者は一般人口に比し有意に脳動脈瘤保有率が高い (12.4\%) ことが示されている ${ }^{45)}$.このような遺伝的要因を背景にこれまで様々な遺伝子解析が行われてきたが，本稿では近年のハイスループット解析技術によりもたらされたゲノムワイド関連解析 (genome-wide association study：GWAS）の成果，そこから浮かび上がってきた課題と次世代シーケンシング解析による成果，そして今後の展望について概説する。

## ゲノムワイド関連解析（GWAS）

もはや多因子疾患の遺伝子解析ではゴールドス夕ンダードとして広く認知されている手法である。これまで様々な形質で実施されてきた 5,000 を超える研究が，米国立ヒトゲノム研究所と欧州バイオインフォマティクス研究所の共同運営によりGWAS Catalogueとしてデータベース化されている  ${ }^{6}$. 脳動脈瘤においては，2008 年に米国 Yale 大学を中心とした研究グループによって初めての GWAS が行われたて). 同グループはさらにサンプルサイズを増やした検討も継続し, 最終的にはヨーロッパ人や本学の日本人サンプルを含む患者 5,891 例と対照 14,181 例に及ぶ解析となっだ ${ }^{8}$. 再現性の高い主要な遺伝子として， CDKN2A-CDKN2B 遺伝子領域 $(9 \mathrm{p} 21.3 ; \mathrm{p}=1.5 \times$ $10^{22}$, オッズ比 1.31) やSOX17 遺伝子 (8q11.23$\mathrm{q} 12.1 ; \mathrm{p}=1.3 \times 10^{-12}$,オッズ比 1.28 ）などが特定されている。さらに同グループは，日本人患者に注目したサブ解析により，染色体 $4 \mathrm{q} 31.22-\mathrm{q} 31.23$ の EDNRA 遺伝子も特定した $\left(\mathrm{p}=2.2 \times 10^{-8}\right.$, オッズ比 $1.22)^{9}$.この ENDRA 遺伝子は後にバイオバンク・
ジャパンにより報告されたGWAS（日本人患者 1,048 例, 対象 7,212 例）によっても再現性をもって検出されている $\left(\mathrm{p}=9.6 \times 10^{-9}\right.$, オッズ比 1.25$)($ Table 1 ${ }^{10}$. GWAS の隆盛とともにデー夕解析に係る遺伝統計学的手法も洗練されていった. 世界の様々な人種における一塩基多型 (single nucleotide polymorphisms : SNPs) や連鎖不平衡地図のデータベー スも整備され，SNPアレイのデータから実際にはジェノタイピングされていない SNPS 遺伝子型を高精度に決定することも定型的に行われている（imputation 法).これによりプラットフォームの異なる SNPアレイで取得したデータを無駄なく統合することが可能となり, GWAS は多数の研究機関が参画する大規模メ夕解析へと発展していった. 脳動脈瘤では 2020 年に国際脑卒中遺伝学コンソーシアムや本邦のバイオバンク・ジャパンなど多数の研究機関が参画した大規模解析の結果が報告された。患者 10,754 例と対照 306,882 例に及ぶ解析がなされ, 前述の CDKN2A-CDKN2B 遺伝子領域, SOX17 遺伝子や EDNRA 遺伝子の関連が再現されたほかに 14 種の遺伝子が検出され,これら合計 17 種の遺伝子で脳動脈瘤の遺伝力 (heritability) の搞よそ半分を説明できる成果となった ${ }^{11}$. 本稿では再現性, 日本人患者の解析, そして機能解析の有無という観点で前述から例示している代表的な 3 種の遺伝子領域を染色体番号順に取り上げて解説する。

## 1. EDNRA (4q31.22-q31.23)

日本人患者に注目した 2 つの別個な研究で再現性をもって検出された座位である ${ }^{910)}$. 関連 SNP は EDNRA 遺伝子上流の発現調節領域に位置している. 塩基置換によりDNA 結合蛋白との親和性が変化し, 遺伝子発現を減弱させることも示されている $^{10}$. EDNRA は血管平滑筋に発現する $\mathrm{A}$ 型エンドセリン受容体をコードしている。リガンドであるエンドセリンは強力な血管収縮因子として生理的機能を担う一方で, 高血圧症やアテローム性動脈硬化などの発症にも深く関与している ${ }^{122}$. エンドセリン経路の抑制は血管壁修復作用を抑制するといわれており，A 型エンドセリン受容体の拮抗薬を投与した動物モデルでは，冠動脈に動脈瘤様の変化が起きることも報告されているる ${ }^{1314)}$

## 2. $\operatorname{SOX17(8 \mathrm{q} 11.23)$}

SOX17 は SOX [sex-determining region Y (SRY)related high mobility group (HMG) box] 遺伝子ファミリーに属する転写因子である。 マウス Sox17 は胎

Table 1. A summary of previous genome-wide association studies of intracranial aneurysms.

 & Locus &  & Gene &  & $\mathrm{p}$-value \\

CI, confidence interval; NA, not available.

子および成体の動脈血管内皮細胞に強く発現しており，血管構築やその維持に重要な役割を果たしていることが知られている ${ }^{15}$. GWAS の結果を受けて血管内皮細胞特異的なSox17 久失マウスが樹立され，高血圧ストレス下において脳動脈瘤が形成されることが確認されている ${ }^{16}$.

## 3. CDKN2A-CDKN2B 遺伝子領域 (9p21.3)

癌抑制遺伝子としてよく知られる $C D K N 2 B$ および CDKN2A 遺伝子のテロメア側近傍に存在する領域である. GWAS 黎明期より 2 型糖尿病, 心筋梗塞や腹部大動脈瘤など複数の多因子疾患との関連が相次いで報告された興味深い座位である。 その後の研究で, $C D K N 2 B, C D K N 2 A$ 遺伝子の発現調節に関与している non-coding RNA である CDKN2BAS 遺伝子(別名 antisense non-coding RNA in the INK4 locus：ANRIL)に相当することが明らかにされだを.17188.相同領域を欠失させたマウスでは, 大動脈平滑筋細胞の Cdkn2a, Cdkn2bの発現が減少し細胞増殖が元進することが確認されている ${ }^{19}$.

## 次世代シーケンシング（NGS）による レアバリアント解析

遺伝力 heritability のかなりの部分を特定できたのはGWASによる大きな成果である。かねてより想定されていた病態（血管平滑筋細胞や内皮細胞の障害）と矛盾しない遺伝子が捉えられ，さらには SOX17のようにGWAS で同定された感受性遺伝子の改変によって脳動脈瘤モデル動物も確立されるに至った ${ }^{16}$. しかしその一方で, 大規模 GWASによっても検出しえない遺伝力, いわゆる“missing heritability”の存在が強く認識されるようになった20).

GWASでは一般人口での対立遺伝子頻度が高い SNPs が解析対象となるため, 統計学的に強固な感受性 SNPs が特定されてもその効果サイズは小さい

(Figure 1). Table 1 でも示した通り脳動脈瘤ではオッズ比にして1.2 1.36 程度である. 多型よりも低頻度のバリアント（対立遺伝子頻度 $0.5 \%$ に満たないレアバリアント）に効果サイズの高い未知の遺伝要因が存在すると考えられてきたが，次世代シーケンシング (next-generation sequencing：NGS) の登場

Modified from Manolio TA, et al. Nature. 2009;641:747-53, and Tsuji S, et al. Hum Mol Genet. 2010;19:R65-70.

Figure 1. Risk allele frequency and strength of genetic effect.

GWAS, genome-wide association study; SNPs, single nucleotide polymorphisms.

Figure 2. Japanese multiplex families with intracranial aneurysms.

によりこのような疾患感受性レアバリアントの探索が可能な時代が到来した ${ }^{21)}$ レアバリアントが関連する感受性遺伝子では，種類が異なる複数の病因性レアバリアントが総和として患者群に多く観察されるというパターンが最も想定されるが, 疾患発症に対して中立のレアバリアントやプロテクティブに働くレアバリアントも存在するため, GWAS とは異なる特別な遺伝統計学的アプローチも必要となる22).以下に我々が報告したレアバリアント関連解析を実例として紹介する。

我々は脳動脈瘤患者のゲノム DNA サンプリングに際し, 特に第 1 度近親者に家族歴を有する家族性脳動脈瘤患者に注目して血縁罹患者の収集に努めてきた。 そのなかで 3 世代にわたって 7 人の患者を生じた大家系 F2054 に注目し (Figure 2), 世代 III の 6 姉妹および世代 IV で生じた患者の計 7 例で全エクソーム・シーケンシングを実施した．有害なレアバリアントが罹患者 4 人で共有される候補遺伝子が 7 個検出されたが，そのうち特にバリアントの有害度の指標が最も高かったNPNT (Nephronectin) と CBY2 (Chibby family member 2) 遺伝子に着目した (Table 2).NPNT は細胞外マトリクスのネフロネクチンをコードし，インテグリン $\alpha 8 /$ $\beta 1$ の機能的なリガンドとして腎臟の発達に欠かせ

Table 2. Overview of seven representative candidate genes identified from the F2054 family.

} & \multirow{2}{*}{} & \multicolumn{7}{|c|}{ Genotype } & \multirow{2}{*}{} & \multirow{2}{*}{} \\

IBD segment, identity by descent segments were calculated from the SNP array data using Beagle version 3.3; CADD, C-scores of the combined annotation dependent depletion version 1.2. None of the listed variants was observed in our 105 Japanese populationbased controls.

Figure 3. Minigene splicing assay of the c.1515+1G>A variant in NPNT.

ないほか, いくつかのインテグリンを結びつけて細胞接着にも関与する. NPNT の異常は血管内皮機能に影響し, 正常な血管新生が阻害されることも報告
されている ${ }^{23}$. 今回 NPNT で検出されたスプライスドナー部位 c. $1515+1 \mathrm{G}>\mathrm{A}$ を minigene assay で解析したところ，異常なスプライシングを引き起こし

Peripheral cerebral artery

## Ruptured cerebral aneurysmal wall

Figure 4. Immunohistochemical analysis of cerebral arterial specimens. HE, hematoxylin eosin.

て第 10 エクソン全体の skipping をきたすことが確認された(Figure 3)。一方, CBY2 は遺伝子発現デー タベースによれば，主に精巣で発現し，次いで脳でも発現が見られることが示されていた。しかし，これまでにヒトの疾患との関わりが全く報告されておらず疾患遺伝子としては新規分子であったため, ょり詳細に検討を行った. 免疫組織学的検討では脳血管平滑筋に発現しており (Figure 4), reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) によっても isoform 2 特異的に脳血管平滑筋細胞に発現していることを確認した. CBY2 に赤色蛍光タグを付加して COS7 細胞に強制発現させたところ，患者から検出されたミスセンス変異 p.Pro83Thrでは細胞質内での異常凝集が観察された (Figure 5). 立体構造解析ではアミノ酸置換により周辺の $\beta$ シー 卜構造が伸長して凝集モチーフを獲得するとの計算結果が得られ，培養細胞実験結果を支持した。この p.Pro83Thr バリアントは他の脳動脈瘤家系 F2012 からも検出されていたため (Figure 2), 追加脳動脈瘤患者 499 例, 対照 323 例を用いて CBY2 全域のリ
シーケンシングを行った. その結果, 3 種類の有害なレアバリアント (p.Arg46His, p.Pro83Thr, p.Leu $183 \mathrm{Arg}$ ）が患者特有に検出され有意な関連を示した (患者合計 $8 / 501$, 対照合計 $0 / 323, p=0.026$ ) (Table 3)，以上より，脳動脈瘤家系 F2054 では新規感受性遺伝子 NPNT と CBY2 のレアバリアントが，それぞれ脳血管内皮および平滑筋細胞の機能障害を惹起して脳動脈瘤の発生に寄与したと考えられた，家族性脳動脈瘤は同一家系であっても複数の遺伝要因で発症し, その遺伝背景は多様で家系によって大いに異なることも示唆された24.

このような NGSを用いたレアバリアント解析は欧米からの研究報告も散見されており，もやもや病の感受性遺伝子として知られる RNF213 遺伝子や循環血管新生誘導因子をコードする ANGPTL6 遺伝子のレアバリアントとの関連などが報告されてい $る^{2526)}$. 互いに検証し合いながら知見を蓄積していくことが重要である.

## おわりに

多因子疾患では大規模 GWAS が進み，特定され

A

Figure 5. Immunofluorescence imaging of CBY2-expressing COS7 cells.

Table 3. Association analysis with rare sequence variants in $C B Y 2$.

} & \multirow[b]{2}{*}{} & \multirow[b]{2}{*}{} & \multicolumn{3}{|c|}{ No. of detected subjects } & \multirow[b]{2}{*}{ SIFT } & \multirow[b]{2}{*}{} \\

Burden association tests were performed using a two-tailed Fisher's exact test.

た多数の遺伝要因を使って個人の疾患リスクをスコア化 (polygenic risk score : PRS) する研究が精力的に進められている。個人のゲノム情報は生涯不変のため, 算出された PRS も不変であり, 様々な生活習慣病に対する易罹患性予測や薬剤効果，副作用予測に大きな効果が期待できる。予測により早期に行動変容すれば疾患発症を阻止，遅延させうることもできるだろう。より高精度な PRS を構築するために， さらに大規模な GWAS（100万人规模）を目指す考えや，レアバリアント情報を組み达む取り組みも行われている ${ }^{2728)}$. 今後の動向を注視したい.開示すべき利益相反はない。

$
\text { 文献 }
$

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# \author{後期早産児（在胎 $34 \sim 36$ 週出生）のマイクロバブルテストについての検討 \\ ${ }^{1}$ 東京女子医科大学医学部 5 年 \\ ${ }^{2}$ 東京女子医科大学附属足立医療センター周産期新生北診療部

 \\ (受理 2023 年 3 月 2 日)

#
# Stable Microbubble Test in Late Preterm Infants \\ Emiko Kuramochi, ${ }^{1,2}$ Yosuke Yamada, ${ }^{2}$ Hisaya Hasegawa, ${ }^{2}$ and Sayaka Maruta ${ }^{1,2}$ \\ ${ }^{1}$ The 5th Grade Student, School of Medicine, Tokyo Women's Medical University, Tokyo, Japan \\ ${ }^{2}$ Department of Neonatology, Tokyo Women’s Medical University Adachi Medical Center, Tokyo, Japan
}

Background: Surfactants are produced sufficiently after 34 weeks of gestation as the fetal lungs mature. The stable microbubble test (SMT) evaluates fetal lung maturity. However, late preterm infants sometimes present with severe respiratory distress and require appropriate respiratory care.

Methods: We reviewed 42 late preterm infants who underwent the SMT with gastric aspiration upon admission to our neonatal intensive care unit. The gestational age was 35.3 (34.6-36.0) weeks, and the birth body weight was $2,181(1,971-2,527) \mathrm{g}$. We classified the patients into the premature and mature groups based on the results of the SMT. We investigated the results of the SMT in late preterm infants and compared lung maturity with the maternal and neonatal respiratory clinical courses.

Results: There were 12 infants in preterm group (28.6\%). The gestational age of the premature group was significantly longer, and the Apgar scores were lower in the premature group. Mothers of the premature group had significantly more cases of gestational diabetes mellitus. Respiratory distress syndrome was significantly more frequent, and infants in the premature group required invasive ventilation more frequently.

Conclusions: We found that a small number of neonates produced sufficient surfactant, even in late preterm infants. It is suggested that the production of surfactants is related to gestational diabetes mellitus more than gestational age, and the SMT is useful in late preterm infants.

Keywords: stable microbubble test, late preterm, respiratory distress syndrome

## 緒言

マイクロバブルテスト (stable microbubble test :

SMT）は，早産坚の肺サーファクタントの産生の程度を評価するために用いられる。呼吸窮迫症候群 (respiratory distress syndrome：RDS)は, 早産児にみられる呼吸障害の代表的な原因疾患であり, II 型上皮細胞で肺サーファクタントが十分に産生されないために発症し, SMT はRDSの診断に有用であ

Corresponding Author: 山田洋輔 〒 123-8558 東京都足立区江北 4-33-1 東京女子医科大学附属足立医療センター周産期新生背診療部yamada.yosuke@twmu.ac.jp

doi: $10.24488 /$ jtwmu.92.2_57

Copyright (C) 2023 Society of Tokyo Women's Medical University. This is an open access article distributed under the terms of Creative Commons Attribution License (CC BY), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original source is properly credited.

る1). 肺サーファクタントは肺の成熟につれ産生され, 在胎 28 週頃から産生が始まり在胎 34 週頃以降には十分量になるとされている2).しかし, 在胎 34 週から 36 週の後期早産児でも呼吸障害が重篤で RDS と診断され, 呼吸管理が必要となる児が少なくない. SMT は極低出生体重监においてはよく行われる検查であるが，後期早産児におけるマイクロバブルテストの報告は少なく, 後期早産児のサーファクタント産生の成熟度の状態や呼吸管理の実態は明らかではない. 東京女子医科大学東医療センター周産期新生背診療部では新生览集中治療管理室（neonatal intensive care unit：NICU）に入院を要し，経鼻持続陽圧 (nasal continuous positive airway pressure：N-CPAP）等を要すると想定される呼吸障害のある後期早産児には SMT を行い，RDS の診断など呼吸管理に総合的に役立てている.そこで今回は,肺サーファクタントが産生されているとされる後期早産览のSMT を検討し, 後期早産児のサーファクタント産生の成熟度の実際, その成熟度と母体経過,児の呼吸における臨床経過について検討することを目的に研究を行った。

## 対象と方法

東京女子医科大学東医療センター周産期新生児診療部に 2016 年 1 月 2020 年 10 月に入院した览のうち, 在胎 34 週 0 日から 36 週 6 日に出生し, 胃内容物でSMT を行った児を対象とした. その中から，染色体異常や遺伝子疾患などを含む先天性疾患のある児, 転院などで最終転帰の確認ができない览を除外した， 42 例を検討した. 42 例の在胎期間は 35.3 (34.6 36.0) 週, 出生体重は $2,181(1,971 \sim 2,527) \mathrm{g}$, Apgar score 1 分値は 8.0 (7.5 8.0) 点, 5 分値は 9.0 (8.0 9.0) 点, 帝王切開の割合は $76.2 \%$ であった.

SMT は N-CPAP 以上の呼吸管理を要すると想定される呼吸障害を認める児に行われ，NICU 入院直後に胃内容物を取得し実施された。方法は，既報の Chidaらの方法に準じ, NICU 入院時の最初の処置の際に胃内容物を採取し，パスッールピペットで 6 秒間に 20 回泡立て 5 分間静置した後, 顕微鏡下で 1 $\mathrm{mm}^{2}$ 内に $15 \mu \mathrm{m}$ 以下の極小の泡（マイクロバブル)がどれくらい保たれているかを計測しだ1). 結果は，マイクロバブルが 0 個 $/ \mathrm{mm}^{2}$ をZero，0２個/ $\mathrm{mm}^{2}$ を Very weak, 3 10 個/ $\mathrm{mm}^{2}$ を Weak, 11 20 個 $/ \mathrm{mm}^{2}$ を Medium, 21 個 $/ \mathrm{mm}^{2}$ 以上を Strong に分類した. 今回は，まず後期早産児における SMT の実際をまとめ，Weak 以下をサーファクタント産生未

Figure 1. Results of the stable microbubble test. Zero, $0 / \mathrm{mm}^{2}$; Very weak, $0-2 / \mathrm{mm}^{2}$; Weak, $3-10 / \mathrm{mm}^{2}$; Medium, $11-20 / \mathrm{mm}^{2}$; and Strong, 21 or more $/ \mathrm{mm}^{2}$. Zero, Very weak, and Weak patients are classified into the premature group, and Medium and Strong are classified into the mature group.

成熟群(未成熟群)，Medium 以上をサーファクタン卜産生成熟群（成熟群）に分け, 患者背景, 母体臨床経過, 出生時の呼吸器疾患の診断, 呼吸管理方法や期間について比較した。

本研究は診療録をもとに後方視的に検討した．数値は中央値（第一四分位数-第三四分位数）で表し,

総計解析は JMP14 (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA）を用いた．割合の検討は Fisher の正確検定で, 中央値の検討は Wilcoxon 順位和検定で行い, p $<0.05$ を有意とした. 本研究は, 東京女子医科大学倫理委員会の承認を得て行われた（承認番号 20 0010).

## 結 果

42 例のSMT の結果を Figure 1 にまとめた. 最も多かったのが Strong で 26 例, $61.9 \%$ であり, 次に多かったのが Weakで 10 例, 23.8\% 認めた. RDS の可能性が高まる未成熟群 (Zero, Very weak, Weak) となったのが 12 例, $28.6 \%$ であった. 成熟群（Medium, Strong）は 30 例, $71.4 \%$ であった.

未成熟群と成熟群の基礎データを Table 1 に示した. 在胎期間, 出生体重, Apgar score 1 分と 5 分値, 帝王切開と予定帝王切開, 母体ステロイド投与の有無, 羊水混濁の有無の割合を比較した. 在胎期間は, 未成熟群 36.0 週, 成熟群 34.9 週で, 未成熟群の方が有意に長かった $(\mathrm{p}=0.01)$. Apgar score 1 分は未成熟群 7.5 点, 成熟群 8.0 点で, 成熟群が有意に高かった $(\mathrm{p}=0.02)$. Apgar score 5 分は未成熟群 8.0 点, 成熟群 9.0 点で, 成熟群が有意に高かった

Table 1. Clinical characteristics.

Median (first quartile-third quartile).
* Wilcoxon rank sum test, ${ }^{* *}$ Fisher's exact test.

Table 2. Maternal clinical courses.

 &  & p-value \\

TPD (\%) & 33.3 & 60.0 & $0.12^{*}$ \\
GDM (\%) & 33.3 & 6.7 & $0.04^{*}$ \\
Placental malposition (\%) & 41.7 & 13.3 & $0.09^{*}$ \\
FGR (\%) & 0.0 & 16.7 & $0.30^{*}$ \\
NRFS (\%) & 16.7 & 23.3 & $1.00^{*}$ \\

*Fisher's exact test.

TPD, threatened premature delivery; GDM, gestational diabetes mellitus; FGR, fetal growth restriction; NRFS, nonreassuring fetal status.

$(\mathrm{p}<0.01)$. 分娩方法や母体ステロイド投与や羊水混濁には有意差はなかった。

各群の母体臨床経過を Table 2 に示した. 絨毛膜羊膜炎, 切迫早産, 母体糖尿病 (gestational diabetes mellitus：GDM), 前置胎盤や低置胎盤などの胎盤位置異常, 胎坚発育不全, 胎坚機能不全の割合を比較した。GDM 合併率は未成熟群が $33.3 \%$ ，成熟群が $6.7 \%$ で，未成熟群が有意に高かった $(\mathrm{p}=0.04)$. 胎盤位置異常は未成熟群は $41.7 \%$, 成熟群は $13.3 \%$ で，未成熟群の方が割合は高かったが有意差は認めなかった $(\mathrm{p}=0.09)$. それ以外の項目では有意差は認めなかった。

各群における出生時の呼吸器疾患の診断とサー ファクタント投与の割合，呼吸管理方法，呼吸管理日数の比較を Table 3 に示した. 診断は RDS, 新生监一過性多呼吸 (transient tachypnea of newborn : TTN), 胎便吸引症候群 (meconium aspiration syndrome：MAS), 肺炎について調べた． RDSの診断は, 努力呼吸, 呻吟などの呼吸窮迫症状があり, 胸部 X 線で含気低下，顆粒状陰影，気管支透亮像など
を認める場合に行われ，その際SMT は総合的な判断に利用された。呼吸管理方法では, 酸素投与のみ (人工換気なし) と非侵襲的陽圧換気と侵襲的陽圧換気の割合を調べた。複数の呼吸管理を受けていた場合, 最も侵襲の高い呼吸管理を行ったとしてカウントした。呼吸管理期間については，非侵襲的と侵襲陽圧換気を行った期間を求めた. 未成熟群の $66.7 \%$,成熟群の $13.8 \%$ が RDS の診断となり，未成熟群で有意に多く $(\mathrm{p}<0.01)$, 人工肺サーファクタント補充療法も未成熟群が多かった $(\mathrm{p}<0.01)$. TTN についてはその反対で，成熟群の方が有意に多かった $(\mathrm{p}$ $<0.01$ ). 胎便吸引症候群や肺炎の診断となった症例は認めなかった。呼吸管理では成熟群は酸素投与のみで管理できた症例が有意に多く $(\mathrm{p}=0.04)$, 未成熟群には気管挿管による侵襲的陽圧換気を要する症例が有意に多かった $(\mathrm{p}=0.04)$. 呼吸管理方法には差を認めたが，呼吸管理日数では両群に有意差は認めなかった

## 考 察

本研究では後期早産坚のSMT の実際, SMT と母

Table 3. Respiratory clinical course.

 &  & p-value \\

Surfactant (\%) & 66.7 & 6.7 & $<0.01^{*}$ \\
TTN (\%) & 33.3 & 83.3 & $<0.01^{*}$ \\
MAS (\%) & 0.0 & 0.0 & - \\
Pneumonia (\%) & 0.0 & 0.0 & - \\
Oxygen therapy without ventilation (\%) & 0.0 & 30.0 & $0.04^{*}$ \\
Noninvasive ventilation (\%) & 50.0 & 53.3 & $1.00^{*}$ \\
Invasive ventilation (\%) & 50.0 & 16.7 & $0.04^{*}$ \\
Duration of mechanical ventilation (days) & $9.5(5.3-11.0)$ & $5.5(0.0-10.3)$ & $0.12^{* *}$ \\

${ }^{*}$ Fisher's exact test, ${ }^{* *}$ Wilcoxon rank sum test. & & \\
RDS, respiratory distress syndrome; TTN, transient tachypnea of the newborn; MAS, \\
meconium aspiration syndrome.

体経過や児の臨床経過について検討した．妊娠 28 週未満を含む早産児でRDSを予測するのにSMT が適していると示した Kumazawa らの報告") Daniel らの報告4など，後期早産児に限定しない SMT の検討は報告されているが，後期早産児のみの SMT の報告は多くない．特に肺サーファクタントの産生に影響する因子を比較したものは検索しうる限り初めてのものである.

肺サーファクタントは在胎 28 週頃から産生され,在胎 34 週頃には十分量が産生される2). 今回の後期早産児のSMT では, RDS の発症確率が高くなる Weak 以下となった児を $28.6 \%$ に認めた。後期早産児でも, 出生時の呼吸障害が重篤で, RDS の診断となる児は決して少なくないということを示唆している. 後期早産児でも肺サーファクタントの産生が十分でない览の割合が低くないということを認識することは，診療において重要であると考えられた。

臨床背景では未成熟群は在胎期間が有意に長く,母体経過では未成熟群に GDM 合併例が多かった.未成熟群の在胎期間は 36.1 週であり, 成熟群より肺サーファクタント産生が十分であると想定される時期であったが Weak 以下の SMT となっていた. Fauzia らによると，GDM 母体から産まれた新生児は，胎览の高インスリン状態によりコルチゾールの肺成熟機能が阻害され, 肺サーファクタント産生が抑制されるということが示されている ${ }^{5}$. 肺サーファクタント産生には在胎期間が大きく影響するが，今回の検討では GDM 以外の母体因子は有意差を認めなかったため，GDM の影響が在胎期間よりも大きかったと考えられ，GDM のリスクの高さが推察された。また，そもそも早産児は GDM のサーファクタ
ント産生阻害と同じ病態であるコルチゾール産生が不十分である. そのため, 後期早産照が GDM 合併母体から出生することは， よりサーファクタント産生が低下しうる重大なリスクであると考えられた。

GDM 以外の周産期因子では，胎児に何らかのストレスがかかる場合に肺サーファクタント産生が促進される ${ }^{6}$. 絨毛膜羊膜炎は児への感染によるストレスにより，肺サーファクタント産生を促進するが7，今回の対象には両群あわせても絨毛膜羊膜炎が少なかったため評価は困難であった. 胎盤位置異常では,予定帝王切開まで妊娠継続できると在胎期間は長く確保されるが，胎児にはストレスがかかりにくく，肺サーファクタント産生は想定ほど進んでいない， ということが起こると考えられる。今回の対象では未成熟群で胎盤位置異常が多かったが有意差はなかった. 胎児発育不全や胎児機能不全は児へのストレスがかかっているため，サーファクタント産生が立進すると考えられるが, 今回の検討では有意差はなかった。

坚の呼吸における評価では，診断，呼吸管理について検討した. 未成熟群は RDS の診断と気管挿管による侵襲的な呼吸管理を要する症例が有意に多く, 出生時の呼吸状態がより重症であった。成熟群では酸素投与のみで管理できる症例が有意に多く,軽症な症例が多かった。その一方で，両群間で呼吸管理を行った期間には差がなかった。このことは,後期早産照においても SMT によるサーファクタン卜産生の成熟度の評価が, RDS の診断や各症例での適切な呼吸管理につながり呼吸管理期間の差が生じなかった，ということであると考えられた。後期早産照においてもサーファクタント産生の成熟度を

SMT で評価することは有用であることが示唆され

た.

今回の検討には，いくつかの研究の限界がある.

一つ目は後期早産児において全例ではSMT を行っていない点である。呼吸障害がなくNICUに入院しない在胎 36 週台の新生児などがカバーされていない. そのため, 今回の研究では後期早産児全体についての言及はできないが，N-CPAP 以上の治療を必要とする呼吸障害のある児についての研究であるため, 臨床的に対応が必要な集団におけるデータとしての価值はあると考えている。次に，本研究の対象数が 42 例と少ないことが統計学的検定に影響を及ぼしている可能性がある。母体経過については症例数が増えることで, サーファクタント産生に関与する因子が明らかになる可能性がある。 さらには, 症例数の問題から今回は単変量解析のみしか行っていない. 今後は症例数を増やし, 多変量解析を含め詳細な検討を行う方針である。

## 結論

後期早産览のマイクロバブルテストの実際，サー ファクタント産生の成熟度と母体経過, 児の臨床経過について検討した. 肺サーファクタントが十分に産生されると考えられている後期早産児でも, 産生が不十分である例が決して少なくないことが明らかとなった。肺サーファクタント産生には在胎期間だけでなく，GDMがより関係している可能性があると考えられた。後期早産児においてもマイクロバブルテストでサーファクタント産生の成熟度を評価することは, 適切な呼吸窮迫症候群の診断や呼吸管理につながる可能性があり，検査を行う意義が示唆された. 今後は症例数を増やし, 後期早産览のサーファクタント産生の成熟度や呼吸状態についてより詳細
に検討していく方針である。

## 謝辞

本研究は本学学生研究プロジェクト (令和 2 年度) において行われた. 企画・調整の労を執られた委員長の柴田亮行先生をはじめ, 研究プロジェクト教育委員会の皆様に深謝いたします。

開示すべき利益相反状態はない

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\text { 文献 }
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1) Chida S, Fujiwara T. Stable microbubble test for predicting the risk of respiratory distress syndrome: I. Comparisons with other predictors of fetal lung maturity in amniotic fluid. Eur J Pediatr. 1993; 152(2): 148-151.

2) Gluck L, Kulovich MV. Lecithin-sphingomyelin ratios in amniotic fluid in normal and abnormal pregnancy. Am J Obstet Gynecol. 1973; 115(4): 539-46.

3) Kumazawa K, Hiramatsu Y, Masuyama H, et al. Prediction markers for respiratory distress syndrome: evaluation of the stable microbubble test, surfactant protein-A and hepatocyte growth factor levels in amniotic fluid. Acta Med. Okayama. 2003; 57(1): 25-32.

4) Daniel IWBdS, Fiori HH, Piva JP, et al. Lamellar body count and stable microbubble test on gastric aspirates from preterm infants for the diagnosis of respiratory distress syndrome. Neonatology. 2010; 98(2): 150-5.

5) Mohsin F, Khan S, Baki MA, et al. Neonatal management of pregnancy complicated by diabetes. J Pak Med Assoc. 2016; 66(9 Suppl 1): S81-4.

6) Hillman NH, Kallapur SG, Jobe AH. Physiology of transition from intrauterine to Extrauterine Life. Clin Perinatol. 2012; 39(4): 769-83

7) Higuchi M, Hirano H, Gotoh K, et al. The relation between amniotic fluid surfactant concentration in preterm labour and histological evidence of chorioamnionitis. Arch Gynecol Obstet. 1992; 251(1): 3544.