遺伝性形成不全症の責任遺伝子における変異の解析と情報ネットワークの構築

文献情報

• 文献番号: 199700729A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: 遺伝性形成不全症の責任遺伝子における変異の解析と情報ネットワークの構築
• 課題番号: -
• 研究年度: 平成9(1997)年度
• 研究代表者(所属機関): 山田 正夫(国立小児病院小児医療研究センター先天異常研究部)
• 研究区分: 厚生科学研究費補助金 先端的厚生科学研究分野 ヒトゲノム・遺伝子治療研究事業
• 研究開始年度: 平成9(1997)年度
• 研究終了予定年度: 平成11(1999)年度
• 研究費: 70,000,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

先天異常は軽度のものを含めると全出生の5-6%を占め、また我が国の乳幼児死亡率は世界で最も低い水準にあるが、その中では先天異常が35%を占め第1位である。先天異常の多くに遺伝要因の関与が示唆されている。各種の器官・組織形成異常症では生化学的要因が明らかでなく、従来の方法論では病理と病態の解明はほとんど不可能であり、治療法も対処的なものに過ぎない。責任遺伝子と変異が同定されれば、診断に有用であることは明確であり、病理と病態解明の手がかりにできる方法論の有効性は確立している。一方、現状で治療法の無い疾患を診断することの倫理的問題は充分に考慮されなくてはならないが、これらの疾患群では、従来の病態に基づく診断が曖昧であったり、疾患区分を誤っている例も多く、遺伝子に基づいた確固たる診断が病理と病態研究の出発となる事実も重要である。

研究方法

主として小児に見られる各種の形成不全症について、責任遺伝子を探求し、変異と病態との対応付けを図ることを目的とし、特に発生分化時に作動する転写調節因子は変異によって異なる病態を示す場合があることに着目した研究を進めた。WT1遺伝子はウイルムス腫瘍の責任遺伝子であり、また先天性腎不全を伴うDenys-Drash症候群の責任遺伝子であることは既に確立しているが、より広範な先天性腎不全症患者においてWT1変異を検索した。またPAX6は無虹彩症の責任遺伝子であり、また他生物腫における研究から眼の形成に関与していることは確立している。より広範な眼形成異常症患者におけるPAX6変異を検索した。これらの解析によって同定された変異をもつWT1およびPAX6の転写調節機能を解析し、泌尿生殖器および眼の形成過程を解析し、病態を生じる機構について解析した。一方、Alagille症候群の責任遺伝子を追求し、変異を解析した。

結果と考察

各種の眼形成異常症についてPAX6変異を追及し、また機能との関連で解析した。世界中の結果を集大成したmutation databaseには現在94種類のPAX6変異が登録されており、ほとんどが翻訳中断による無虹彩症である。それに対してミスセンス変異はPAX6の機能、すなわち眼形成過程の解明に極めて大きな情報を与えるが、わずかに4例であり、眼の外部と内部の異常を伴う無虹彩症2例、眼の外部のみの異常であるPeter's anomaly 1例、それに我々の見出した、内部の異常である黄斑低形成症である。黄班低形成症ではPAX6遺伝子のpaired boxのC末端半分側にミスセンス変異を伴っており、C末端半分は機能が無いと考えられていた従来の定説を覆し、さらに、paired boxのN末端側半分は眼の外側(虹彩など)の形成を支配し、C末端側半分は眼の内側(網膜)の形成を支配するという仮説を提唱した。試験管内実験で転写調節能を解析し、基本的にその仮説は支持されるものの、一層複雑な機構が存在することを明らかにした。本年度に当研究室では約20例の変異を同定し、そのうちに5例のミスセンス変異を見出した。ミスセンス変異が日本人集団に多いからではなく、当研究部では精力的に解析したからと考える。これらのうちには、PAX遺伝子群を通じて世界で始めてスプライスの異なるエクソン5aに変異を見出し、またC末端のアミノ酸変異を同定するなど、重要な転写因子であるPAX遺伝子群の機能を推定し、眼の発生に関する重要な知見を得ることができた。一部の変異について、試験管内実験で機能を解析している。同様に、各種腎形成不全症についてWT1遺伝子の異常を解析することによってFrasier症候群がWT1遺伝子の異常に起因することを明らかにできた。WT1遺伝子は胎児性腎腫瘍であるWilms腫瘍の責任遺伝子として1990年に単離さ
れた癌抑制遺伝子である。いくつかの腫瘍遺伝子あるいは癌抑制遺伝子は奇形の責任遺伝子でもあることは良く知られており、実際WT1遺伝子も、腎不全・泌尿生殖器形成不全・ウイルムス腫瘍を特徴とするDenys-Drash症候群の責任遺伝子として1991年に確立している。当研究部では日本人Wilms腫瘍やDenys-Drash症候群患者で変異を同定し、1993年以来報告してきたが、最近では典型的なDenys-Drash症候群に限定せず、非典型例あるいは広範な腎不全患者のWT1遺伝子解析を進めてきた。今回、Frasier症候群と区分される患者でWT1遺伝子変異を見出した。Frasier症候群は、Denys-Drash症候群と同様に腎不全と泌尿生殖器形成不全を伴うが、ウイルムス腫瘍は伴わないとされ、また腎不全も進行性で、発症時期が遅いことから別の疾患として区分されてきた。すなわち、腎不全は乳幼児期には明らかでなく、学童期に蛋白尿に気づかれ、しかし腎生検による病理学的所見では顕著な変化を認めず、やがて思春期から成人早期に最終段階の腎不全となる。しかし我々の結果によれば、両者の疾患ともにWT1遺伝子のDNA結合部位であるジンクフィンガー部位の構造を変化させる変異であり、転写制御能の若干の差異により少し異なる病態を呈すると推察し、分子病理学的にはDenys-Drash症候群 (OMIM 194080)とFrasier症候群 (OMIM 136680)は基本的に同一疾患群と分類されるものと結論した。試験管内反応によって機能の解析を進め、変異によって転写因子の機能の違いが症状を説明できるか検討している。肝内胆管形成不全を伴うAlagille症候群は、患者の一部に染色体20pに欠失が見られることから、当該領域を特定し、またコンティグを作成して、ポジショナル戦略法によって責任遺伝子を追求した。97年7月に米国の2グループがJagged1を責任遺伝子として同定した。この時点で我々はコンティグ作成の段階であり、遅れを取った。我々が収集した7家系についてもJagged1遺伝子に変異を同定した。病態と変異スペクトラムの相関を明らかにするとともに、関連疾患と関連遺伝子を探索する方向に変更した。該当する疾患の種類は多いが症例数は少ないので、国内の関連機関と提携して解析を勧めるとともに、これらの疾患と遺伝子情報のデータベースを構築し、国際的なHuman Mutation Databaseに寄与し、あるいは臨床医師や一般向けの情報ネットワークを構築することを進めている。

結論

本年度に、腎不全と泌尿生殖器形成異常を伴うFrasier症候群がWT1遺伝子の異常に起因することを見出した。また各種の眼形成異常症にPAX6遺伝子が関与することを明らかにした。本研究で目指したように、発生分化時に作動する転写調節因子では変異により様々な病態を示す形成不全症を示すことが一層明らかとなり、形成異常症に対して関連疾患アプローチ戦略の有効性が示された。形成不全症患者の変異解析によって、組織や器官の形成過程がすこしづつ明らかとなり、こうした遺伝子研究から病態と病理を一層明らかとし、将来の予防・治療法の開発に結びつけたい。

公開日・更新日

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