DNAマイクロアレイによる多発性硬化症の迅速診断法の樹立に関する研究

文献情報

• 文献番号: 200614090A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: DNAマイクロアレイによる多発性硬化症の迅速診断法の樹立に関する研究
• 課題番号: H17-創薬-001
• 研究年度: 平成18(2006)年度
• 研究代表者(所属機関): 佐藤 準一(明治薬科大学薬学部バイオインフォマティクス)

研究分担者(所属機関)

• 山村　隆(国立精神・神経センター神経研究所・疾病研究第六部)
• 齋藤　俊郎((株)日立製作所ライフサイエンス推進事業部遺伝子診断事業推進センター)
• 荒浪　利昌(国立精神・神経センター神経研究所・免疫研究部)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 厚生科学基盤研究分野 政策創薬総合研究
• 研究開始年度: 平成17(2005)年度
• 研究終了予定年度: 平成18(2006)年度
• 研究費: 10,000,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

多発性硬化症(multiple sclerosis; MS)は中枢神経系に炎症性脱髄巣が多発し再発を繰り返す難病である。自己抗原反応性Th1細胞が血液脳関門を通過して炎症性脱髄を惹起する。通常の血液検査では異常を認めず診断は容易ではない。早期治療開始のために高精度迅速診断法の樹立が必須である。DNAマイクロアレイは遺伝子発現を網羅的・系統的・包括的に解析出来、ポストゲノム創薬で必須の研究手法である。本研究では自己反応性活性化T細胞を含む末梢血T細胞のDNAマイクロアレイ解析によるMS迅速診断法確立を目的とする。平成18年度は平成17年度に樹立したMS病型分類データベース(MS classification database; MSCD)を基にMS特異的遺伝子群(MS-diagnostic genes; MDG)を抽出、診断法を開発、精度を検証した。

研究方法

MSCD上で健常者(Nc)に最も類似する遺伝子発現プロフィールを呈するMSサブグループMS-AとNc間で発現差異を呈する遺伝子群(MDG)を絞り込み、サポートベクターマシン(SVM)解析と階層的クラスター解析(HCA)によるMS診断法を開発、新規129症例を解析、臨床診断と対比して精度を検証、KeyMolnetでMDGの分子ネットワークを解析した。また再発寛解型MS患者(n = 6)では経過を追跡して再発期と寛解期で発現差異を認める遺伝子群(relapse-specific genes; RSG)を同定した。

結果と考察

58 MDGを抽出、Myc/Mad, p63を介する制御系の関与を見出した。McDonald診断基準を満たすMS 95例とnon-MS 15例に関し、58 MDGを指標とするHCAとMSCDを機械学習したSVMを施行、採血から最短3日以内に結果を得た。正答率はHCA 30.9%, SVM 32.7%, 偽陰性率はHCA 70.5%, SVM 71.6%, 偽陽性率はHCA 60.0%, SVM 40.0%。43 RSGを同定、MS再発時のNF-kB発現制御系異常を見出した。

結論

HCA, SVMに基づくMS迅速診断法を開発し、病態に深く関与する転写因子系ネットワークを解明出来た。現時点でマイクロアレイ診断法単独では誤診率が高く臨床応用に直結しない。今後、指標遺伝子やSVM解析パラメーターを変えて、臨床情報(時間的・空間的多発性)との組み合わせで精度を向上を目指す。

公開日・更新日

• 公開日: 2007-04-06
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 200614090B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: DNAマイクロアレイによる多発性硬化症の迅速診断法の樹立に関する研究
• 課題番号: H17-創薬-001
• 研究年度: 平成18(2006)年度
• 研究代表者(所属機関): 佐藤 準一(明治薬科大学薬学部バイオインフォマティクス)

研究分担者(所属機関)

• 山村　隆(国立精神・神経センター神経研究所・疾病研究第六部)
• 齋藤　俊郎((株)日立製作所ライフサイエンス推進事業部遺伝子診断事業推進センター)
• 荒浪　利昌(国立精神・神経センター神経研究所・免疫研究部)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 厚生科学基盤研究分野 政策創薬総合研究
• 研究開始年度: 平成17(2005)年度
• 研究終了予定年度: 平成18(2006)年度
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

多発性硬化症(MS)は中枢神経系白質に炎症性脱髄巣が多発、再発を繰り返し不可逆的神経機能障害を来す難病である。診断は臨床経過・神経学的所見・脳脊髄液検査・MRI画像に基づくが専門医でも容易ではない。MS前駆病態(CIS)では早期にインターフェロン(IFNB)を投与するとMSへの移行を抑制出来る。早期治療開始のためにはMSの高精度迅速診断法の樹立が必須である。DNAマイクロアレイは遺伝子発現を網羅的に解析出来、ポストゲノム創薬で必須の研究手法である。本研究(2年間)では末梢血T細胞DNAマイクロアレイ解析によるMS迅速診断法の確立を目的とした。

研究方法

平成17年度はMS(n = 72)と健常者Nc(n = 22)間で発現差異を認める286遺伝子を抽出、階層的クラスター解析(HCA)を施行、MS病型分類データベース(MS classification database; MSCD)を樹立した。平成18年度はMSCD上Ncに最も類似するサブグループMS-AとNc間で発現差異を呈する遺伝子群(MDG)を同定、サポートベクターマシン(SVM)解析とHCAに基づくMS診断法を開発、精度を検証、KeyMolnetで分子ネットワークを解析した。

結果と考察

MSCDではMSはNcから識別、4サブグループA, B, C, Dに分類され、IFNB responderはAとBに集積しIFN応答遺伝子群の発現が高レベルに維持された。58 MDGを同定、Myc/Mad, p63を介する制御系の関与を見出した。McDonald診断基準を満たすMS 95例とnon-MS 15例に関して58 MDGを指標とするHCA解析とMSCDを機械学習したSVM解析を施行、採血から最短3日以内に結果を得た。正答率はHCA 30.9%, SVM 32.7%, 偽陰性率はHCA 70.5%, SVM 71.6%, 偽陽性率はHCA 60.0%, SVM 40.0%。MS再発期と寛解期で発現差異を認める43遺伝子を同定、MS再発時のNF-kB発現制御系異常を見出した。

結論

MSは通常の血液検査では異常を認めず、鑑別疾患が多く診断は容易ではない。本研究では末梢血T細胞のDNAマイクロアレイ解析で、MSの疾患活動性・病巣分布・治療反応性と密接に関連したMSCDを樹立した。MSCDを用いればIFNB反応性を治療前に予測、個別化医療が期待出来る。またHCA, SVMに基づくMS迅速診断法を開発、病態制御分子ネットワークを解明したが、現時点では誤診率が高く臨床応用に直結しない。今後、指標遺伝子やSVM解析パラメーターを変えて診断精度を向上を目指す。

公開日・更新日

• 公開日: 2007-04-05
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 200614090C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: 多発性硬化症(MS)は髄鞘自己抗原反応性T細胞が中枢神経系に侵入し多発性炎症性脱髄を惹起し再発を繰り返す難病で、診断は専門医でも容易ではない。早期治療開始のためにはMSの高精度迅速診断法の樹立が必須である。2003年にヒトゲノムが完全解読され、遺伝子発現を網羅的に解析出来るDNAマイクロアレイはポストゲノム創薬で必須の研究手法となった。本研究では末梢血より精製した高純度T細胞のDNAマイクロアレイ解析によるMS迅速診断法の確立を目指しており、同様の研究は国内外に類を見ない。
• 臨床的観点からの成果: MSの診断は臨床経過・神経学的所見・脳脊髄液検査・MRI画像に基づくが、専門医でも容易ではない。MS前駆病態(CIS)では早期にインターフェロン(IFNB)を投与するとMSへの移行を抑制出来る。早期治療開始のためにはMSの高精度迅速診断法の樹立が必須である。本研究では臨床応用の観点から末梢血を用いて臨床の現場で専門外の医師でも可能な診断法の開発を試みた。MS迅速診断法が樹立されれば、患者の後遺症を軽減し、社会復帰を促進出来る。
• ガイドライン等の開発: MSの診断は国際的にはMcDonald診断基準(Ann Neurol 50:121, 2001)に従うが、日本人に多い視神経脊髄型MS(OSMS)では必ずしも基準を満たさず、診断確定は専門医でも容易ではない。早期治療開始のためにはMSの高精度迅速診断法の樹立が必須である。今後、MSの診断・治療に関するガイドラインに取り入れられるように、本研究のDNAマイクロアレイ解析による病型分類法(MSCD)や診断法(SVM, HCA)の精度を向上させて行く予定である。
• その他行政的観点からの成果: MSの診断は臨床経過・神経学的所見・脳脊髄液検査・MRI画像に基づくが、神経ベーチェット病やシェーグレン症候群など鑑別疾患が多く、専門医でも容易ではない。本研究では臨床応用の観点から末梢血を用いて臨床の現場で専門外の医師でも可能な診断法の開発を試みた。正確な診断と早期治療の開始は全患者の切なる希望であり、QOL向上に貢献する。
• その他のインパクト: 本研究の成果に関しては第17回日本神経免疫学会学術集会(2005年福岡)で報告し、その内容が高く評価され、日本神経免疫学会会長賞を受賞した。また患者および家族を対象とする第3回多発性硬化症フォーラム医療講演会・研究成果発表会(2006年東京)で講演し、患者の啓蒙活動を積極的に行った。

発表件数

• 原著論文（和文）: 5件
• 原著論文（英文等）: 11件
• その他論文(和文): 0件
• その他論文(英文等): 2件 ; 投稿中
• 学会発表(国内学会): 35件
• 学会発表(国際学会等): 16件
• その他成果(特許の出願): 0件 ; 「出願」「取得」計3件
• その他成果(特許の取得): 0件
• その他成果(施策への反映): 0件
• その他成果(普及・啓発活動): 1件

主な原著論文20編（論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限る）

• 原著論文1: Satoh J, Nanri Y, Yamamura T; Rapid identification of 14-3-3-binding proteins by protein microarray analysis; Journal of Neuroscience Methods , 152 (1) , 278-288 (2006)
• 原著論文2: Satoh J, Nakanishi M, Koike F, et al.; T cell gene expression profiling identifies distinct subgroups of Japanese multiple sclerosis patients; Journal of Neuroimmunology , 174 (1) , 108-118 (2006)
• 原著論文3: Satoh J, Nanri Y, Tabunoki H, et al.; Microarray analysis identifies a set of CXCR3 and CCR2 ligand chemokines as early IFNbeta-responsive genes in peripheral blood lymphocytes: an implication for IFNbeta-related adverse effects in multiple sclerosis; BMC Neurology , 6 (5) , 18-34 (2006)
• 原著論文4: Satoh J, Tabunoki H, Nanri Y, et al.; Human astrocytes express 14-3-3 sigma in response to oxidative and DNA-damaging stresses; Neuroscience Research , 56 (1) , 61-72 (2006)
• 原著論文5: Kuroda R, Satoh J, Yamamura T, et al.; A novel compound heterozygous mutation in the DAP12 gene in a patient with Nasu-Hakola disease; Journal of the Neurological Sciences , 252 (1) , 88-91 (2007)
• 原著論文6: Satoh J, Tabunoki H, Yamamura T, et al.; TROY and LINGO-1 expression in astrocytes and macrophages/microglia in multiple sclerosis lesions; Neuropathology and Applied Neurobiology , 33 (1) , 99-107 (2007)
• 原著論文7: Onoue H, Satoh J, Ogawa M, et al.; Detection of anti-Nogo receptor autoantibody in the serum of multiple sclerosis and controls; Acta Neurologica Scandinavica , 115 (3) , 153-160 (2007)
• 原著論文8: Satoh J, Tabunoki H, Yamamura T, et al.; Human astrocytes express aquaporin-1 and aquaporin-4 in vitro and in vivo; Neuropathology, in press (2007)
• 原著論文9: 佐藤準一; DNAマイクロアレイによる多発性硬化症の免疫病態の解析. 特集Iサイトカイン・ケモカインからみた多発性硬化症の病型と病態; Neuroimmunology , 13 (2) , 167-178 (2005)
• 原著論文10: 佐藤準一; 網羅的遺伝子発現解析による多発性硬化症の病態・薬物反応性. 特集II マイクロアレイ解析の現状とその将来に期待される展開; 炎症と免疫 , 14 (2) , 49-60 (2006)
• 原著論文11: 佐藤準一; 多発性硬化症のマイクロアレイ診断. 特集II 多発性硬化症研究・治療の現状2006; 神経研究の進歩 , 50 (4) , 582-599 (2006)
• 原著論文12: 佐藤準一; 多発性硬化症. インターフェロン治療学. 最新の基礎・臨床; 日本臨床 , 64 (7) , 1297-1309 (2006)

公開日・更新日

• 公開日: 2015-05-26
• 更新日: -