MODY1-6 の病態調査と識別的診断基準の策定

文献情報

• 文献番号: 201231080A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: MODY1-6 の病態調査と識別的診断基準の策定
• 研究課題名（英字）: -
• 課題番号: H23-難治-一般-101
• 研究年度: 平成24(2012)年度
• 研究代表者(所属機関): 武田 純(岐阜大学 大学院医学系研究科)

研究分担者(所属機関)

• 堀川　幸男(岐阜大学　医学部附属病院)
• 山本　眞由美(岐阜大学　保健管理センター)
• 山縣　和也(熊本大学　大学院生命科学研究部)
• 今川　彰久(大阪大学　大学院医学系研究科)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 疾病・障害対策研究分野 難治性疾患等克服研究（難治性疾患克服研究）
• 研究開始年度: 平成23(2011)年度
• 研究終了予定年度: 平成24(2012)年度
• 研究費: 7,000,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

インスリン分泌不全を若年発症する単一遺伝子病 (MODY;maturity-onset diabetes of the young) があるが、MODY判定が困難な理由として、1)核家族と少子化により遺伝様式が不明な場合が多い、2)一般の2型糖尿病が低年齢化してMODYとの識別が困難になっている、3)原因遺伝子のde novo変異が少なくない可能性がある、4)修飾因子のために表現型が多様になる、5)新しく存在が判明したコピー数多型(CNV)が日本人で検討されていない、6)煩雑なDNAシーケンス法が唯一の診断法である、7)検査費用と検査施設が充分に得られないので全MODY遺伝子が検査されていない、こと等が挙げられる。本研究ではMODY1-6について実態調査を行い、臨床所見の解析から病型の特徴的症候と識別基準を明確にすると共に、DNAシーケンスの適応基準を設定する。

研究方法

〈MODY臨床像と判定基準の策定〉
MODY変異の再スクリーニングを先ず遂行する。MODY1-6は類似した臨床像を呈するが、原因遺伝子の発現組織の違いに応じた特徴が存在する。肥満の有無、治療とその有効性、合併症、検査所見、変異保有者の予後などを調査する。これらは、一次調査でMODYを経験したと回答した施設を対象とする(二次調査として予定)。MODY変異の再スクリーニングで集積された臨床情報、アンケート調査結果に加えて、学会発表・文献検索や日本糖尿病学会の遺伝子診断支援事業の情報などを統合して判定基準を検討する。
〈新規MODYの同定の試み〉
提供された未知MODY家系(3世代を満たさない小家系群)を用いて、常染色体優性モデルとしてSNP連鎖解析により、日本人のメジャーMODY遺伝子座をゲノム上にマップする。全エクソンシークエンス（エクソーム）並びに全ゲノムコピー数多型探索を併用する。また稀ではあるが、連鎖解析が可能な大人数家系サンプルの収集も続ける、
<MODY標的の同定による亜型の病態の多様性に対する理解の試み>
MODY遺伝子のコード蛋白は基本的に転写因子であることから、病態の特徴は転写下流の標的遺伝子の生理機能に依るところが多い。この標的群が不明であることから臨床病態の実態が明らかとならない背景がある。そこで、最も上位の上位転写因子であるHNF4に着目し、β細胞特異的HNF4ノックアウトマウス膵島とコントロールマウス膵島を用いて糖尿病標的遺伝子を同定する。

結果と考察

欧米との成績の比較では、欧米ではMODY2とMODY3が全MODYの約8割を占め、一方、未知MODYが逆に8割を占める我が国とは全く事情が異なっていることが挙げられるが、本調査研究でも8割以上のMODY様患者の原因遺伝子が依然未知であることが再認識された。全ゲノムでの欠失型CNV領域の同定と全エクソンシークエンスとの効率的な併用によって従来の連鎖解析の壁を突破する試みは、MODYの様な今後レアな常染色体優性遺伝疾患の原因遺伝子同定のための戦略モデルになることも疑いない。インスリン分泌不全が日本人コモン2型糖尿病病態の本質であることも疑いなく、新規MODY遺伝子同定からインスリン分泌不全病態解明までの知見は、２型糖尿病の病態解明や治療法の開発に展開し貢献する事も疑いない。現在、インクレチン薬は糖尿病治療の多くの部分を変化させつつあるが、インクレチンホルモンやDPP-IVのコード遺伝子は一連のMODY蛋白で制御されることが判明している。糖尿病がインスリン起点からグルカゴン起点にパラダイムシフトしていることを鑑みると、MODY識別的診断だけでなく、治療選択の選別にも基準を発展させることが必要であるが、これは今後の課題である。

結論

１）臨床像に関する二次調査の結果、発症年齢、性別、肥満の有無、随伴所見等がMODY型によって非常に多様であることが明らかとなった。
２）MODY2では家系内に未発症例が多く、推定されてきた頻度よりも高いことが明らかになったので、従来基準では見逃されてきたことが判明した。
３）日本人MODY5に認められたCNV変異では膵形成不全が合併した。
４）欠失型CNV領域に特化して新規MODY遺伝子を探索して、ハプロ不全型5遺伝子を同定した。うち1遺伝子は糖尿病との関連が報告されているものであった。
５）二次調査で募集した未診断MODY遺伝子の解析を行い、12名の新たな確定診断に繋がった。
６）HNF標的分子であるトランスサイレチン（TTR）の機能解析を行った結果、グルカゴンのMODY病態に関する理解が深まった。

公開日・更新日

• 公開日: 2013-06-17
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 201231080B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: MODY1-6 の病態調査と識別的診断基準の策定
• 研究課題名（英字）: -
• 課題番号: H23-難治-一般-101
• 研究年度: 平成24(2012)年度
• 研究代表者(所属機関): 武田 純(岐阜大学 大学院医学系研究科)

研究分担者(所属機関)

• 堀川　幸男(岐阜大学　医学部付属病院)
• 山本　眞由美(岐阜大学　保健管理センター)
• 山縣　和也(熊本大学　大学院生命科学研究部)
• 今川　彰久(大阪大学　大学院医学系研究科)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 疾病・障害対策研究分野 難治性疾患等克服研究（難治性疾患克服研究）
• 研究開始年度: 平成23(2011)年度
• 研究終了予定年度: 平成24(2012)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

インスリン分泌不全を若年発症する単一遺伝子病 には主にMODY1-6があり、各病型は0.1-5万人と推定されるが、概数や家系内浸透率は不明である。本研究ではMODY1-6について実態調査を行い、臨床所見の解析から病型の特徴的症候と識別基準を明確にすると共に、DNAシーケンスの適応基準を設定する。先ず、全国の関連する医療施設(内科、小児科)に対して若年糖尿病に関するアンケート調査を実施し、全国から依頼例について、承諾のもとに全MODY遺伝子の再スクリーニングを実施する。更に、新しく提供されたMODY家系を加えてSNP連鎖解析を実施し、ゲノム上に日本人のメジャーMODYの責任遺伝子座をマップすることも試みる。同時に各病型に特徴的な差異を明らかにするため、先ず、コード転写因子の標的遺伝子について検索を試みる。

研究方法

〈MODY臨床像と判定基準の策定〉
MODY変異の再スクリーニングを先ず遂行する。肥満の有無、治療とその有効性、合併症、検査所見、変異保有者の予後などを調査する。これらは、一次調査でMODYを経験したと回答した施設を対象とする(二次調査として予定)。MODY変異の再スクリーニングで集積された臨床情報、アンケート調査結果に加えて、学会発表・文献検索や日本糖尿病学会の遺伝子診断支援事業の情報などを統合して判定基準を検討する。
〈新規MODYの同定の試み〉
提供された未知MODY家系(3世代を満たさない小家系群)を用いて、常染色体優性モデルとしてSNP連鎖解析により、日本人のメジャーMODY遺伝子座をゲノム上にマップする。全エクソンシークエンス（エクソーム）並びに全ゲノムコピー数多型探索を併用する。また稀ではあるが、連鎖解析が可能な大人数家系サンプルの収集も続ける、
<MODY標的の同定による亜型の病態の多様性に対する理解の試み>
MODY遺伝子のコード蛋白は基本的に転写因子であることから、病態の特徴は転写下流の標的遺伝子の生理機能に依るところが多い。この標的群が不明であることから臨床病態の実態が明らかとならない背景がある。そこで、最も上位の上位転写因子であるHNF4に着目し、β細胞特異的HNF4ノックアウトマウス膵島とコントロールマウス膵島を用いて糖尿病標的遺伝子を同定する。

結果と考察

若年糖尿病のスクリーニングにより、日本人では15歳以下の非肥満インスリン分泌不全は、家族歴を考慮しなくてもほぼ全てがMODYであることを本課題で認めた。(BMI 25未満は全MODYで84.5%であった。15歳以下の診断は、全MODYで78.4%であった。家族歴ありは、全MODYで75％であった。)インクレチン薬は糖尿病治療の多くの部分を変化させつつあるが、インクレチンホルモンやDPP-IVのコード遺伝子は一連のMODY蛋白で制御されることが判明しており、今後は識別的診断だけでなく、治療選択の選別にも基準を発展させることによって、オーダーメイド的な診療への展開も期待される。新規MODY遺伝子同定に関しても、個々の未知MODY家系にとっては、遺伝子変異を同定し、その変異と表現型の関連を見いだす事は、早期診断や遺伝カウンセリングを可能にするとともに、オーダーメイド医療を可能にする。インスリン分泌不全が日本人コモン2型糖尿病病態の本質であることも疑いなく、新規MODY遺伝子同定からインスリン分泌不全病態解明までの知見は、その病態解明や治療法の開発に展開し貢献する事は疑いない。

結論

１）臨床像に関する二次調査の結果、発症年齢、性別、肥満の有無、随伴所見等がMODY型によって非常に多様であることが明らかとなった。従って、MODY全体でのDNA検査推奨基準の設定は日本人では困難であり、個々の亜型に応じた基準設定が重要であることが示唆された。
２）MODY2では家系内に未発症例が多く、推定されてきた頻度よりも高いことが明らかになったので、従来基準では見逃されてきたことが判明した。
３）日本人MODY5に認められたCMV変異では膵形成不全が合併した。
４）二次調査で募集した未診断MODY遺伝子の解析を行い、12名の新たな確定診断に繋がった。
５）SNP連鎖解析により、日本人の新たなMODY遺伝子座が同定されたが、関心領域の全ゲノムシーケンスが完了して7個の有力候補遺伝子変異が検出された。またゲノムコピー数変異領域に関しても、ハプロ不全型5遺伝子を同定した。うち1遺伝子は糖尿病との関連が報告されているものであった。
６）HNF標的分子であるHgfacとAnks4bを同定して機能解析を行った結果、MODY病態に関する理解が深まった。またHNF標的分子であるトランスサイレチン（Ttr）の機能解析を行った結果、グルカゴンのMODY病態に関する理解が深まった。

公開日・更新日

• 公開日: 2013-06-17
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 201231080C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: 本研究では既報の病態に基づいてスクリーニングしたMODY候補患者の遺伝子解析によって患者数を推計したが、欧米に準じた診断基準（3世代の糖尿病と25歳未満の発症）を適用すると、検出効率は75％程度と著明に低下することが明らかになった。さらに同じMODYでも、欧米人と日本人では発症時年齢やBMIなどが異なることが明らかになり、単一遺伝子疾患においても民族独自の遺伝背景が病態に影響を与えることが明らかになった。
• 臨床的観点からの成果: 日本人では15歳以下の非肥満インスリン分泌不全は、家族歴を考慮しなくてもほぼ全てがMODYであることが認められ、これは顕著な肥満体質を持たない日本人ならではの簡易判定法であり、新規発症例や小家系を多く集積する原動力となることを実証できた。臨床調査では、発症年齢、性別、肥満の有無、重症度、随伴症状の有無、生化学検査等が各々のMODYによって非常に多様であり、総MODYではなく、個々の亜型に基づいた基準の策定の方が現実的であることが明らかとなった。
• ガイドライン等の開発: 欧米で提案された暫定的な診断基準はあるが、確立されたものではない。本邦には、日本人体質に適した診断基準はない。各MODYは、単一遺伝子異常の疾患であるにも関わらず病態は非常に多様であり、また他の遺伝素因とも協調するため、現状ではDNAシーケンス法による原因遺伝子同定しか最終的な病型決定方法がないのが現状である。
• その他行政的観点からの成果: アンケートにて約800のMODY症例が確認されたが、症例数は各々の地域人口とは相関せず、また遺伝的に集積された高頻度地域は認められず、その差異は、担当医のMODYへの関心度の多寡に起因するものと考えられた。1&#12316;3症例の少数を診ておられる施設が8割を占めており、その大半のMODY型が未診断であることも判明したことより、MODY診断の必要性の普及啓発や型診断に必須である遺伝子検査の推進が重要であると考えられた。
• その他のインパクト: 研究者らは、デンマーク人との既知MODY遺伝子の新規変異探索を主体にしたMODY調査研究も同時に進め、欧米と日本人のMODY病態の差別化をすすめるとともに、その成果をデンマーク大使館主催のライフサイエンスセミナーで広く製薬業界に向け発表した。また東海支部専門医部会教育セミナーで「内科疾患における遺伝子異常」の1疾患例として本MODY研究成果について一般内科医対象に発表した。さらに当教室のホームページにもMODY研究内容を紹介し本疾患の周知を図っている。

発表件数

• 原著論文（和文）: 3件
• 原著論文（英文等）: 30件
• その他論文(和文): 7件
• その他論文(英文等): 0件
• 学会発表(国内学会): 37件
• 学会発表(国際学会等): 17件
• その他成果(特許の出願): 0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): 0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: Horikawa Y, Enya M, Iizuka K, et al; Synergistic effect of α-glucosidase inhibitors and dipeptidyl peptidase 4 inhibitor treatment; J Diabetes Invest , 2 , 200-203 (2010)
• 原著論文2: Imagawa A, Hanafusa T.; Fulminant type 1 diabetes-an important subtype in East Asia; Diabetes Metab Res Rev , 27 (8) , 959-964 (2011)
• 原著論文3: Haseda F, Imagawa A, Murase-Mishiba Y, et al; Low CTLA-4 expression in CD4(+) helper T-cells in patients with fulminant type 1 diabetes; Immunol Lett , 139 (1-2) , 80-86 (2011)
• 原著論文4: Iizuka K, Takeda J, Horikawa Y.; Kruppel-like factor-10 is directly regulated by carbohydrate response element binding-protein in rat primary hepatocytes.; Biochem Biophys Res Commun , 412 , 638-643 (2011)
• 原著論文5: Inoue K, Maeda N, Kashine S, et al; Short-term effects of liraglutide on visceral fat adiposity, appetite, and food preference: a pilot study of obese Japanese patients with type 2 diabetes; Cardiovasc Diabetol , 10 , 109-116 (2011)
• 原著論文6: Wei F-Y, Suzuki T, Watanabe S, ; Deficit of Lys-tRNA Modification by Cdkal1 Causes the Development of Type 2 Diabetes in Mice; J Clin Invest , 121 , 3598-3608 (2011)
• 原著論文7: Iwahashi H, Akita E, Tokunaga A, ; Clinical features of Japanese type 2 diabetics with insulinogenic index in normal range after treatment of glucotoxicity; Diabetol Int , 2 , 208-213 (2011)
• 原著論文8: 塩谷真由美、堀川幸男、武田 純; インクレチンシステム調節にかかわる遺伝子異常の２型糖尿病への影響&#8212;TCF7L2遺伝子を中心に－; 日本臨床 , 69 , 930-936 (2011)
• 原著論文9: 堀川幸男; 糖尿病領域におけるGWASと全ゲノムシークエンス; Diabetes Frontier , 22 , 87-93 (2011)
• 原著論文10: Iizuka K, Tomita R, Takeda J, et al; Rat glucagon receptor mRNA is directly regulated by glucose through transactivation of the carbohydrate response element binding protein; Biochem Biophys Res Commun , 417 , 1107-1112 (2012)
• 原著論文11: Iizuka K, Tomita R, Suwa T, et al; Normalization of fasting hyperglycemia is beneficial for successful introduction of small amount of the GLP-1 analog liraglutide in an obese patient with type 2 diabetes mellitus; Diabetol Int , 3 , 61-64 (2012)
• 原著論文12: 堀川幸男; 最新臨床糖尿病学 上 －糖尿病学の最新動向－ 遺伝子異常が同定されている糖尿病; 日本臨床 , 70 (3) , 408-413 (2012)
• 原著論文13: Murase H, Suzuki E, Tajima Y, et al; Associations of plasma von Willebrand factor ristocetin cofactor activity and 5-hydroxyindole acetic acid concentrations with blood flow in lower-leg arteries in Japanese type 2 diabetic patients with normal ankle-brachial index; Journal of Diabetes and Its Complications , 26 , 113-117 (2012)
• 原著論文14: Iizuka K, Tomita R, Horikawa Y, et al; Effectiveness of the glucagon test in estimating islet function for liraglutide treatment in a lean diabetic patient with impaired insulin response to glucose; Diabetology Intenational , 3 (2) , 103-108 (2012)
• 原著論文15: Okayasu S, Kitaichi K, Hori A, et al; The Evaluation of Risk Associated with Adverse Drug Reactions by Metformin in Type 2 Diabetes Mellitus; Biol.Pharm.Bull , 35 (6) , 933-937 (2012)
• 原著論文16: Ido-Kitamura Y, Sasaki T, Kobayashi M, et al; Hepatic Fox01 Integrates Glucose Utilization and Lipid Synthesis through Regulation of Chrebp O-Glycosylation; PLOS ONE , 7 (10) (2012)
• 原著論文17: Sato Y, Hatta M, Md. Fazlul Karim, et al; Anks4b, a novel target of HNF4α protein, interacts with GRP78 protein and regulates endoplasmic reticulum stress-induced apoptosis in pancreatic β-cells; J Biol. Chem , 287 , 23236-23245 (2012)
• 原著論文18: Ohki T, Sato Y, Yoshizawa T, et al; Identification of hepatocyte growth factor activator (Hgfac) gene as a target of HNF1α in mouse β-cells; Biochem Biophys Res Commun , 425 , 619-624 (2012)
• 原著論文19: Su Y, Jono H, Misumi Y, et al; Novel function of transthyretin in pancreatic βcells.; FEBS Letters , 586 , 4215-4222 (2012)
• 原著論文20: Fujishima Y, Maeda N, Inoue K, et al; Efficacy of liraglutide, a glucagon-like peptide-1 (GLP-1) analogue, on body weight, eating behavior, and glycemic control, in Japanese obese type 2 diabetes; Cardiovasc Diabetol , 11 (2012)

公開日・更新日

• 公開日: 2013-06-19
• 更新日: -

収支報告書

• 文献番号: 201231080Z