遺伝子

統合失調症に関連していた除夜の鐘と同じ数の遺伝子


SZ-GWAS

 現在、統合失調症に関連すると報告された遺伝子は1008種の遺伝子が登録されている(2014年11月現在)。私が大学を卒業した頃には、まだドーパミン受容体の遺伝子さえクローニングされてなかった。それを思うと隔日の感がある。しかし、逆に、増えすぎてしまっている。本当に、1008種が全部、統合失調症の発病に関与しているのであろうか。多くは発病後の2次的な変化に関与しているのかもしれない。しかし、それはまだ誰にも分からないままなのであった。

 もし、その全てが平等に等しく統合失調症に関連しているのであれば、その組み合わせの数は膨大な数となり(例えば、1008種中の100種が関連しているとしても、その組み合わせは1.4774E+140通りもある)、それでは、あまりにも多すぎて遺伝子の観点からの推測や考察などは全くできなくなってしまう。しかも、そんな1008種の遺伝子が全部関与して障害されていたら、生きていくことすらできなくなるだろう。死産に終わるか幼少時期にすぐに死亡するはずである。ということは、1次的に関与している遺伝子と、非1次的に関与している遺伝子とを区別していかなねばならないことになる。

 そこで登場したのが、ゲノムワイド関連解析(Genome Wide Association Study、GWAS)である。疾患を持たない健常群との厳密な比較から、その疾患に有意に関連しているという遺伝子を炙り出す手法であり、GWASの厳密な統計解析にて有意であると示された遺伝子は、確実にその疾患に関連していることになる。しかし、この解析方法では、サンプルの数が重要であり、これまでは、サンプル数が少なく、GWASではなかなか統計学的に有意な遺伝子を炙り出すことはできなかった。

(GWASについて)
 しかし、本年度に、ついに、統合失調症のGWASにて、画期的な結果が発表されたのである。今回はこの論文を紹介したい。
 
 この論文については、別の研究者からは下のようなコメントが出されている。

 この論文は、統合失調症の研究において、過去10年間で最も重要な論文の1つだと言える。統合失調症は遺伝性疾患だと昔から知られているが、原因となる遺伝子座(座位)の同定は、複雑で異種の遺伝子構造が絡むため捕え切れていないままであった。この研究は、15万名に近い膨大な数のコホートサンプルを使用して、統合失調症のリスクが著明に増加(あるいは減少)する108種の共通の遺伝子領域を特定した研究である。同定された108種の遺伝子座(座位)は、極めて厳密な統計学的手法を用いて同定されており、統合失調症のリスクとなり得る遺伝子であると断言できよう。
 
 同定されたSNPsは、ドーパミン-2受容体(D2R)を含め、統合失調症のリスクの根底に関わる神経生物学的なメカニズムに寄与している遺伝子であろうと現時点で理解されている遺伝子と一致しており、それらは抗精神病薬の標的となるものであり、グルタミン酸作動性神経伝達に関与する複数の遺伝子が含まれており(=統合失調症の「グルタミン酸仮説」に合致している)、そして、統合失調症において既に知られている神経免疫の関与と合致する主要組織適合性複合体(MHC)遺伝子が含まれている。
 
 このGWASで最も強くヒットした遺伝子は驚くほど大きなエフェクトサイズを有していた(~1.3というオッズ比は、このSNPによって統合失調症のリスクが30%増加することを示す)。さらに、注目すべきことは、1よりも著しく小さいオッズ比を有するいくつかのSNPは、統合失調症に対して保護的に作用することを意味し、これらの遺伝子が薬物治療の標的として有力な候補となる遺伝子として同定されたことになる。
 
 この研究で同定されたSNPを組み合わせることで、著者らは、統合失調症のリスクが10倍にまで増加することを予測可能にする「遺伝子リスクスコア」を作成した。このスコアは、遺伝子による診断手段としてはまだまだ未完成ではあるが、近い将来、高リスクにある個人を同定するための重要なツールとなり、リスクのモニタリングや研究に応用されることであろう。
https://pubpeer.com/publications/80F9516724C0D3DA246CB7AF033CFC?utm_source=Chrome&utm_medium=ChromeExtension&utm_campaign=Extensions

 108種と言えば除夜の鐘と同じ数である。今回の結果は、創造主である神からの何らかのメッセージが込められているかのようにも思える。

 下がその108種の遺伝子座(座位)である。
SZ-GWAS-15

では、本文を読んでいこう。

統合失調症に関連する108種の遺伝子座(座位)に関する生物学的な考察
「Biological insights from 108 schizophrenia-associated genetic loci」

要旨
Abstract

 統合失調症(SZ)は、遺伝することが高い疾患である。遺伝的リスクは、多種の対立遺伝子によって付与されるが、疾患に対しては小さな効果しか有さないものの、共通の対立遺伝子はゲノムワイド関連解析によって検出できる。我々は、今回、最大で36989名のSZ患者と113075名のコントロールサンプルの多段階からなる統合失調症のゲノムワイド関連解析を報告する。我々は、ゲノム規模で有意な108種の保存された遺伝子座(座位)に位置する128種の独立した関連性を有するSNPsを同定したが、そのうち83種はこれまでに報告されていないSNPsであった。
 
 関連するSNPsは、脳内で遺伝子発現が濃縮しており、今回の調査結果は生物学的な妥当性を有する。今回の研究で得られた多くの知見は、統合失調症の病因に全く新しい洞察を付与する可能性があるが、DRD2などのいくつかの遺伝子との関連性は、統合失調症においてその関連性が既に知られていたものである。一方、統合失調症の治療と関連する可能性があるグルタミン酸作動性神経伝達のハイライト分子の関与も今回の知見に含まれており、現在中心となりつつある統合失調症の病態生理学的な仮説と一致している。脳内で発現している遺伝子とは無関係であるが、今回、関連性が判明した知見の1つは、免疫が重要な役割を持っている組織において遺伝子の発現が濃縮しており、免疫システムと統合失調症との間にリンクがあること示唆する根拠を提供している。

はじめに
Introduction

 統合失調症は、約1%の生涯発病率を有し、個人や社会が負担するコストの問題のみならず、死亡率も相当に高い疾患である。統合失調症では、薬物治療を利用することは可能だが、効果が乏しい患者も多く存在する。利用可能な全ての抗精神病薬は、ドーパミン受容体タイプ2をブロックすることで主な効果を発揮すると考えられているが、しかし、60年以上も前にこのメカニズムが発見されて以来、効果が証明されている他の標的分子に基づく新しい抗精神病薬は開発されていない。治療が停滞したままになっていることは、統合失調症の病態生理学が未知のままであるという事実の結果でもある。従って、統合失調症の原因を同定することは、疾患の治療方法や予後を改善する上で重要なステップとなる。

 遺伝する率が高いことが、統合失調症の病因は遺伝子の変異であり、それは遺伝することが可能であり、その遺伝子の変異が中心的な役割を果たしていることを示している。リスクに関わる変数は、普通から極めて稀までという広範囲に及ぶが、現時点までにGWASで見積もられた数字では、統合失調症の遺伝的リスクの3分の2は、共通する対立遺伝子によって指標化されうることを示唆している。それ故、GWASは、統合失調症の根底に関わる生物学的な病態を理解する上での重要なツールとなる。

 現在までに、30種の統合失調症に関連する遺伝子座(座位)がGWASによって同定された(この30種については原著のリファレンスを参照して頂きたい)。サンプル数の大きさが結果を制限する最も重要な因子の1つだと思えるため、(サンプル数を可能な限り大きくできるように)我々は精神医学ゲノミクスコンソーシアム(PGC)の中に統合失調症のワーキンググループ創設した。今回の研究の主な目的は、既に公表された、あるいは、未公表の統合失調症のGWASの遺伝子型サンプルデータを、1つの統合した形の利用可能なサンプルとして結合することであった。我々はこの論文で、分析結果を報告するが、その結果の中には、ゲノムワイドの点からは有意だと言える少なくとも108種の独立した遺伝子座(座位)が含まれいる。今回見出された遺伝子のいくつかは統合失調症の病態生理学の仮説を提示するだけでなく、治療の目標となり得る遺伝子である。そして、統合失調症における新しい洞察を私達に提供することであろう。

(以下、難解な表現ばかりであり、意訳している部分が多く、間違って訳している箇所やおかしな訳がかなりあると思えるため、疑念を感じた場合は、私の訳を信じることはせずに、原著を必ず読んで頂きたい。)

108種の独立した関連性を有する遺伝子座(座位)
108 independent associated loci

(とにかく変な訳が続くが、気にせずに読み飛ばして頂きたい。重要なことは何となく分かることであろう。統計学に関する記載が多く、私も何となくしか分からなかった。この章を簡単に要約すれば、非常に厳密な解析学的手法でGWASのデータ解析を行ったところ、真に統合失調症と関連性を有すると思われる遺伝子座が108種も炙り出され、その108種は全てが統合失調症と関連する遺伝子座であり、統合失調症は、やはり多遺伝子疾患だったということである。)

 我々は、ゲノム規模での遺伝子型データを得たが、そのサンプルの内訳は、人種をマッチさせ、かつ、オーバーラップしないSZのケースとコントロールのサンプル(ヨーロッパ系人種は46種、東アジア系人種は3種、34,241名の統合失調症ケース、45,604名のコントロール)、および、ヨーロッパ人の3組の家系のサンプル(発端者である親の影響を受けた1,235名の子孫)から構築されている(補足表1と補足メソッド)。

 この中には主なPGCのGWASデータセットが含まれている。我々は、全ての研究サンプルの遺伝子型を処理したが、処理する際に、解析の質を統一した制御手順を採用し、1000枚のゲノム・プロジェクト参照パネルを使用してSNPや遺伝子の挿入や削除を検出した。各サンプルに対して、人の集団を層別化し、コントロールと比較するために用意されたマーカー量と主成分(PCs)を使用して関連解析が行なわれた。解析結果は、固定効果モデル(fixed effects model)で重みつけがなされた逆分散を使用して結合された。解析の品質を管理した後に(補定INFOスコア≧0.6、MAF≧0.01、うまく補定されたもの≧20サンプル)、約950万個の変異に対する考察を行った(結果は下の図1に要約してある)。

SZ-GWAS-6

(固定効果モデルについて)
(固定効果モデルと変量効果モデルの違いについて。この資料は読んでおいた方がよいだろう。なぜ、この論文では、こんな記述があるのかが、何となく理解できる。この論文は、サンプルを結合しているため、結合によって不均一なサンプルになった結果ではないという説明をするためである。)
http://homepage3.nifty.com/aihara/meta_analysis3.html

 大規模なサンプルを確保するために、いくつかのグループは、研究基準による評価ではなく臨床医による診断が優先されているが、その診断は妥当性があることを確認している。事後の解析にて、関連する遺伝子座(座位)のエフェクトサイズのパターンは、異なる評価手法や確認モードによっても類似していることが明らかになり、我々が以前に行ったサンプルの調査結果の判定を支持している(拡張図1)

SZ-GWAS-3

 次に、メタ解析で P<1×10の-6乗という独立した連鎖不均衡を示したSNPのサブセットに対して、deCODEジェネティック社からの解析データを取得した(ヨーロッパの祖先を有する1,513名のSZのケースと66,236名のコントロール)。

 そして、我々は、低い連鎖不均衡の値(r2乗<0.1) を有する独立した連鎖不均衡を示すSNPsを、500kb以内に位置するよりSZと有意に関連するSNPとして再定義した。その結果、主要組織適合性複合体(MHC)遺伝子の延長した領域中(~8Mb)に高い連鎖不均衡を有するSNPの所見を得たが、このMHCの遺伝子座(座位)に含まれているSNPは1つのみであった。

 次に、deCODEのデータを、GWASの1次解析のデータと結合した。その結果、36,989名のSZのケースと113,075名のコントロールのデータセットが得られ、最終解析を行った。この最終解析にて、128種の独立した連鎖不均衡を示すSNPsが、ゲノム規模での有意差を越えた値を有していることが判明した(P≦5×10-8乗。補足表 2)。

 さらに、統合失調症のリスクを生じる変異として同定されている多くの共通した遺伝子変異が、メタ分解析にかけられたが、我々が行ったGWASでの検定統計量の分布はゼロからは外れていた。(拡張データ図2)。

SZ-GWAS-4

 これは、統合失調症が多遺伝子疾患であると論文で発表された以前の所見と一致している。ゼロから外れた検定統計量の偏差は(λGC=1.47、λ1000=1.01)、多遺伝子モデルから予想した値(λGC=1.56)よりもわずかに小さかったが、現在のサンプルサイズにおける統合失調症の遺伝子タイプの情報や生涯リスクや遺伝率を我々に提供してくれるものである。

 追加された一連の証拠から言えることは、我々が行ったGWASの中で観察された値とゼロとの間の分布の偏差は、統合失調症は、多くの遺伝子が寄与している疾患(=多遺伝子疾患)であると真に結論付けることを可能にする結果だということである。

 まず第1に、検定した統計値が大きくなる原因を区別して解析することが可能になる連鎖不均衡情報を使用する新しい解析方法を適用したことで、我々が得られた結果は、集団による層別化ではなく、多遺伝子によるアーキテクチャー(構成)による結果であることが見出された(拡張データ図3)

 第2に、SZのケースvsコントロールGWASにおいて非常に有意な値(P<1×10の-6乗)を有する独立した連鎖不均衡を示すSNPsのSZのリスクと関連すると思われる234種の対立遺伝子の78%は、deCODEの独立したサンプルの中でも過剰に炙り出されていた。このSZケースvsコントロールGWASとdeCODEで複製されたデータとが一致することは、偶然に生じることは殆どあり得ない( P=6×10の-19乗)。さらに、我々のGWASでテストされた対立遺伝子は、メタ解析のために3組の家系やdeCODEのデータを加える前に既にP<10の-6乗という閾値を越えていた。従って、GWASでもdeCODEでも認められた傾向は、独立した所見であると言える。

 第3に、親を発端者に持つ家系の子孫である1,235名の分析では、SZのケースvsコントロールGWASにおいてP<1×10の-6乗という値を有する263種の独立した連鎖不均衡を示すSNPsが示された。この中で、統合失調症に関連すると思われる対立遺伝子の69%は、遺伝子が子孫に過剰に伝えられていることを再び見出した。この結果は、偶然によって生じることはなく(P=1×10の-9乗)、SZとの関連性が閾値に到達していることを完全に説明しており、集団の層別化による結果ではないと言える。

 第4に、我々は、GWASで見出された3家系の傾向データを使い、真にSZと関連している場合の予想比率(P<1×10の-6乗)を見積もったが、3家系ではSNPsの対立遺伝子の1/2が偶然同じであったという傾向が予測されたという事実を考慮すれば、真にSZと関連したある種のSNPsは、サンプル数が制限された3家系の中では反対の傾向を示すこともあり得るということである(補足手法)。

 傾向テストの観察結果からは、スキャンの結果SZとの関連性が示された(P<1×10の-6乗)約67%(95%の信頼区間: 64.73%、あるいはn=176)のSNPsは、真実であると予想される(=本物のリスク遺伝子座)。従って、今回の研究で示された妥当性を有すると思われるSZと関連するSNPsの数は、現在までに行われた規模以上の数になろう。

 このように、これらの分析結果からは、観察された統計値のゼロからの偏りは主に多遺伝子がSZと関連していることを示唆しており、そして、真にSZと関連している遺伝子の末端領域において過剰な関連性が生じていることを示唆している。

 SZと関連している遺伝子の境界領域にあるSNPsは翻訳されないだろう。しかしながら、遺伝子の境界領域にあるSNPは統合失調症のリスク遺伝子を同定する上で有益である。

 我々は、SZと関連している遺伝子座(座位)を定義したが、その物理的な領域にはr2>0.6という相関値を示す128種の全てのSNPsが含まれていた。そして、250kb以内に位置する各々の遺伝子座(座位)は1つの遺伝子座(座位)として統合された。

 その結果、物理的に異なるSZと関連する遺伝子座(座位)は108種に帰結した。それらのうちの83種はこれまでに統合失調症との関連性が示されていなかった新たな遺伝子座(座位)であり、それ故、統合失調症の原因に対する新しい生物学な洞察を提供してくれる(補足表3; 領域のプロットは補足図1)。
 
(下にランク10位までを示しておく。108種全ては補足表3を実際に見られたし)
SZ-GWAS-5
 なお、108種の遺伝子座(座位)には、これまでに行われた大規模なGWASで有意差が既に示されている5つの遺伝子座(座位)も含まれている(補足表3)
 
 注; 今回の108種の遺伝子座(座位)には、あの有名なDISC1が含まれていない。DISC1はGWASでは炙り出されないのかもしれない。今回のGWASで危険度ランキング1位となった遺伝子座位は、Locus too broad(遺伝子座が大きすぎる)となっており、 まだ、どのような機能に関わる遺伝子なのかは不明である。

 注; なお、今回のGWASで炙り出された危険度ランキング2位の遺伝子座位は、MiR-137であった。

SZと関連する遺伝子座(座位)の特徴
Characterization of associated loci

 108種の遺伝子座(座位)の中で、75%はタンパク質をコードする遺伝子(40%は単一の遺伝子)であり、8%は遺伝子の20kb以内に位置している(補足表3)

 今回の研究で提示された遺伝子座(座位)の中で、統合失調症の病因や治療の中心となる仮説に関係しうる注目に値する関連遺伝子座(座位)としては、DRD2(ドーパミンD2受容体は全ての抗精神病薬のターゲットである)や、グルタミン酸神経伝達シナプスの可塑性に関与している多くの遺伝子(例えば、GRM3、GRIN2A、SRR、GRIA1)が含まれている。

 さらに、CACNA1C、CACNB2、CACNA1I(電圧依存性カルシウムチャネルのサブユニットをコードする)といったカルシウムチャネル・ファミリーとの関連性は、統合失調症や他の精神疾患における関連性が以前から指摘されていた。
 
 カルシウム・チャンネルをコードする遺伝子や、グルタミン酸神経伝達とシナプス可塑性に関与するタンパク質は、遺伝子の変異を調査する目的で行われた研究からは統合失調症に対しては独立して関連しているものと思えるが、共通する遺伝子としてその変異を調査した研究からは、それらの遺伝子の変異は、広範囲な機能のレベルにおいて収束して統合失調症に関与していることを示唆している。
 
 (注; 言い換えれば、1つの遺伝子ではなく、様々な遺伝子の機能異常が積み重なった結果、統合失調症失調症が発病するのである。もし、違う形で機能異常が積み重なれば、他の精神疾患として発病することも十分にあり得よう。)

 現在までに提唱された統合失調症の病因や治療に対する仮説に関連する遺伝子座(座位)は、これらの遺伝子が統合失調症との100%の因果関係を有する要素だと示唆する訳ではないが、議論を補足すべき遺伝子ということを我々は強調したい。

 統合失調症に関連する各々の遺伝子座(座位)に対しては、我々は、確実なSZの原因となるSNPのセットを同定した(その定義に関しては、補足手法を参照のこと)。

 今回検出された結果では、既知のエクソンに存在する多型として確実に寄与することが可能な関連シグナルは10例(補足表4)だけであった(下表)。

SZ-GWAS-7
 
 (注; 言い換えれば、エクソン、すなわち、タンパク質の構造を変えるという変異型は、SZのリスクを確実に生じさせる遺伝子座108種の中でたった10種でしかなかった。ということは、遺伝子異常によってタンパク質の構造が変化することがSZの主な原因ではないということになるのかもしれない。)

 注; なお、エクソン領域にSNPが認められた遺伝子の1つであるSLC39A8は、ランキング6位の遺伝子でもある。 SLC39A8は金属、特に、亜鉛トランスポーターをコードしている。統合失調症では亜鉛欠乏症になっているのであろうか(実際に、亜鉛欠乏と統合失調症との関連性が報告されている)。
 
 タンパク質をコードしている遺伝子に生じる変異は限定された役割しかないが、その役割については、エクソームのDNA配列の所見と一致しているし、GWASによって検出された最も関連性が高い変異であるという仮説とも一致していることから、考えられることとしては、SZのリスクと関連する遺伝子座(座位)における変異の役割は、タンパク質の構造の変化よりも、遺伝子発現量の変化に対して発揮されているということである。そして、この考え方は、統合失調症のリスク遺伝子座(座位)には量的形質遺伝子座(quantitative trait loci、eQTL)が多く含まれているという観察結果とも一致する。
 
(エクソームシークエンシングについて)
(量的形質遺伝子座について)
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%87%8F%E7%9A%84%E5%BD%A2%E8%B3%AA%E5%BA%A7%E4%BD%8D

(注; タンパク質の構造の変化がなくても、多種の遺伝子の発現が低下したり、増えたりすることで、その積み重なりの結果が統合失調症の発病を呼ぶことになるのであろう。)

SZ-GWAS-8

 そこで我々は、、統合失調症との関連について説明することができるeQTLsを同定するために、人間の大脳皮質のeQTL研究(n=5550)と末梢血(n=53,754)のeQTLs研究のメタ解析から得られた eQTLに対して、今回の研究で確実にSZのリスクと成り得るSNPsであると定義されたSNPsのセットを結合させて、さらなる解析を行った(補足手法を参照)。

 その結果、多数の統合失調症に関わる遺伝子座(座位)には、遺伝子座(座位)の1Mb以内に少なくとも1個のeQTLが含まれていた(補足表4)
 
 しかしながら、SZとの因果関係が相当高いと思われたeQTLは12種だけだった(脳では2種。末梢血では9種。双方では1種)。

 この低い割合は、もし、SZのリスクに最も強く関わっている遺伝子の変異は調節を受ける性質を有するのであれば、現在利用可能なeQTLのデータでは力不足であり、有意差を示せる程のパワーがなく、細胞の特異性や発達の相違を提供できないことになる。従って、eQTLによって明確なSZの発症のメカニズムの仮説を確立するためには、さらなる実験が必要である。
 
(注; SZのリスクに関わる量的形質遺伝子座 eQTLのデーターが増えていけば、SZの発症リスクのメカニズムがさらに詳細に明らかになることであろう。)

脳と免疫
The brain and immunity.

 さらに、我々は、統合失調症と関連してくる調節の性質をよく調べるために、56種の異なる組織や細胞のアクティブなエンハンサーの特性を備えた遺伝子マーカーの配列の上に、SZとの因果関係を確実に有する遺伝子変異のセット(n=5108)をマップさせた(補足メソッドを参照)

 その結果、統合失調症との関連性は、脳におけるアクティブなエンハンサーにおいて豊富に見出されたが、統合失調症との関係性がありそうもにない組織(例えば骨、軟骨、腎臓および繊維芽細胞)では、その傾向は認められなかった(下図2)。

SZ-GWAS-9

 エンハンサーを定義するために使用された脳組織では、不均一な細胞の集団から構成されている。そこで、さらに大きな特異性を追求するために、我々は、RiboTagマウスの系統を使用して神経細胞内やグリアで豊富に発現している遺伝子を対照比較させた。
 
(RiboTagマウスについて)

 その結果、複数の大脳皮質・線条体のニューロンのライン(系列)で強く発現している遺伝子は、SZとの関連性が豊富化していた。これは、統合失調症における神経の病理学的変化の重要性を支持するものの、この所見は、(図2を見れば分かるように)、統計学的には有意だが、他の系列と比べて十分に有意ではなく、他の系列の関与を排除できないことを意味し、神経以外の他の系列(注; 免疫系など)が関与していることを意味する。

 統合失調症との関連性は、重要な免疫機能、特に、獲得免疫(CD19とCD20ライン、下図2)に含まれるB細胞の系列の組織においてアクティブになっているエンハンサーで豊富であることが判明した。

(注; 抗体を産生するB細胞が統合失調症に関与している可能性が高いのである。ということは、統合失調症は自己免疫疾患なのであろうか。)

 これらの豊富になっているエンハンサーは、MHCの拡張領域や脳のエンハンサーの含む領域を除外した後の解析でも有意であり(例えば、CD20のエンリッチ値はP<10の-6乗であった)、この所見は、異なる組織のエンハンサー要素の間の相関関係によるアーチファクト(エラーやノイズ)ではなく、MHCの拡張領域との強い全般性の相関関係に由来するものではないことを示している。

(注; 統合失調症研究におけるCD19とCD20の今後の動向には注目しておく必要があろう。CD19やCD20はB細胞の表面に存在するタンパク質の種類であり、例えば、CD19はB細胞補助受容体としてB細胞の活性化に関与している。)
CD19

(注; もし、統合失調症がCD19やCD20を介した中枢神経系への自己免疫疾患であるならば、リッキシマブのような薬剤が効果を発揮する可能性があり、さらに研究が進めば統合失調症のCD19やCD20にだけ的を絞ったような薬剤が開発される期待がかかる。)
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%AA%E3%83%84%E3%82%AD%E3%82%B7%E3%83%9E%E3%83%96

 疫学の研究からは、統合失調症では免疫系の調節不全が役割を果たしていることが昔から示唆されていたが、今回の知見は、この仮説を遺伝子の観点から支持するものである。個々の遺伝子座(座位)への調査から明らかになった免疫仮説を超えるような生物学的な仮説を追加するためには、遺伝子セット解析を介した制限されたデータの採取のさらなる保証化を試みる必要がある。

 しかし、ゲノム規模で有意な遺伝子座(座位)の内部にある遺伝子対する利用可能なアプローチや解析方法は、今のところは2つしかなく、コンセンサスを得たような行われるべき解析方法もなく、最適な有意差を示せる閾値も確立されていないため、我々は、この点に関しては慎重であらねばならない。 

 いくつかの予想された候補となる経路では、SZとの関連性が見かけ上は有意に豊富になっていると観察された経路があるが(拡張データ 表1、下表)、経路テストでの相関からSZとの関連性が有意に豊富になっていると言えるような遺伝子セットは、どのアプローチでも同定されなかった(補足表5)
SZ-GWAS-10
 
 この点に関する十分な解析結果はいずれ他の論文で報告されることであろう。

(注; 有意だと示された経路は下表からは、細胞接着とトランスシナプスシグナリング、FMRP{脆弱X精神遅滞タンパク質}、カルシウムチャネル、miR-137、などである。特に、FMRPは有意差が高く注目される。なお、FMRPは、多くのタンパク質の発現をmRNAの段階で標的として調節している分子である。)
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3528815/

 注; しかし、経路まで考えると、1つの経路が他の経路と複雑にクロストークしていたり、相互作用をしていれば、複雑なネットワークを形成している経路となろうが、そういった経路になると複雑過ぎて、もはや我々の頭の中でイメージをすることは不可能である。いろんな経路が最終的に収束してシナプス間隙のドーパミンの放出増加という現象(精神病状態)を生じさせているのが統合失調症なのであろうか。しかし、それを抗精神病薬でブロックし続けると、経路にフィードバックがかかり、上流における経路の流れが変わり、前頭前皮質のグルタミン酸(NMDA受容体)の機能不全(陰性症状、社会機能の低下)が生じるのであろうか。いずれにせよ、経路(ネットワーク)まで考察すると、もはや訳が分からなくなってしまう。

SZ-GWAS-11

稀な遺伝子変異のオーバーラップ
Overlap with rare mutations

 統合失調症に関連するCNVsは、自閉症スペクトラム障害(ASD)や知的障害とも関連し、オーバーラップすることがあるが、これは、遺伝子のデノボ変異(de novo mutations)に起因する。
(デノボ変異について)

 この点に関して、我々は、統合失調症のGWASによって関連性が示された遺伝子のインターバル(間隔)と、統合失調症におけるデノボな非同義的な遺伝子変異との間に有意なオーバーラップがあることを見出した。この所見からは、統合失調症における稀な遺伝子変異のメカニズムを研究することで、統合失調症に関する情報がさらに広範囲に得ることができるものと思える。

 さらに、我々は、統合失調症のGWASによって関連性が示された遺伝子領域と、知的障害とASDにおけるデノボな非同義的な遺伝子変異との間のオーバーラップを見出したが、この所見は、これらの疾患の病態生理学変化は部分的にオーバーラップしているという仮説をさらに支持するものである。 

(注; 統合失調症、知的障害、ASDの病態の一部はオーバーラップしていると、遺伝子研究から証明されたことになる。)

多遺伝子リスクスコアのプロファイリング
Polygenic risk score profiling

 従来の研究では、感受性や特異性が低いものの、GWASにて統合失調症との控えめな関連性が見出された対立遺伝子から構成されたリスクプロファイルスコア(RPS)でも、独立したサンプルにおけるSZのケースvsコントロールの状態を予測できることが示されている。

 この点に関しては、今回の研究でも強固に確認された。

 擬似R2乗(Nagelkerke R2乗、説明されたSZのケースvsコントロールの状態のばらつきの尺度)の見積もりは、RPS分析において選択されたリスク対立遺伝子に対する特定のターゲットとなるデータセットや閾値(PT)に依存する(拡張データ図5、下図。および6a)。

SZ-GWAS-12

(擬似R2乗 Nagelkerke R2乗について)

 しかし、初期の研究で使われた同じターゲットで閾値(PT)が0.05を有するサンプルを使用して解析したところ、今回のR2は0.03から0.184へと大きくなった(拡張データ図5)。

 負担閾値モデル(liability-threshold model)、SZの生涯リスクが1%、独立したSNPの効果、SZのケースvsコトンロールに対する調整などを仮定した場合、今回のRPSは、サンプルを横切った形で統合失調症への負担尺度の変化量の7%について説明することができ(拡張データ図6b)、それらの約半数(3.4%)はゲノム規模で有意だと示された遺伝子座(座位)によって説明することができる

(注; リスクの半数は遺伝子ということだが、残りの半数は環境因子ということなのだろうか。)

(注; 複数の遺伝的素因が組み合わさった発症リスクは理論的に正規分布を呈し、たとえば身長などの、多遺伝子が関連すると考えられる形質の分布とよく一致する。このような発症リスクの分布で、一定の閾値を超え、環境因子の影響も加わって発症するというモデルはliability threshold modelと呼ばれる。多遺伝子疾患は、多くの感受性遺伝子群の加算効果が一定の閾値を超えた時に発症するというモデルである。)

 さらに、我々は、連続的なリスク因子への標準的な疫学研究アプローチを使用して、SZケースvsコントロールの状態を予測するRPSのキャパシティ(能力)を評価した。
 
 この点に関して、我々は、3つのサンプルのRPSによるオッズ比を算出したが、各々を異なるスキームを用いて図で提示した(図3)。

SZ-GWAS-13
 デンマークのサンプルは、母集団に基づくサンプルである(すなわち入院患者と外来患者)。スウェーデンのサンプルは、統合失調症でスウェーデンの病院に入院した全てのケースに基づくサンプルである。さらに、統合失調症分子遺伝子(Molecular Genetics of Schizophrenia、MGS)サンプルは、米国とオーストラリアの臨床からのソースであり、遺伝子研究ために特別に用意されたサンプルである。このサンプルを用いて、我々は、RPSの十分位数(デシル、deciles)に個人をグループ化し、最低のリスクデシルを参照し、リスクの影響を受けた状態のオッズ比を見積もった。

 その結果、各々のサンプルにおけオッズ比は、統合失調症のリスク対立遺伝子の数の増大を伴いながら大きくなっていった。全てのサンプルにおける10番目のデシルとなった時の最大値は、デンマークのサンプルでは7.8(95%の信頼区間CIは、4.4~13.9)、スウェーデンのサンプルでは15.0(95%のCIは、12.1~18.7)、MGSのサンプルでは20.3(95%のCIは、14.7~28.2)だった。

 統合失調症に対して、インデックス化して遺伝子による負担を測定する必要性を考えると、個人を層別化(階層化)できるRPSの能力は、臨床研究や疫学的研究における新しい評価方法を提供することであろう。

 しかしながら、我々は、今のRPSの感度や特異性では、リスクを予測するテストに使用することを支持できないことを強調したい。例えば、デンマークの疫学のサンプルでは、受信者操作曲線(receiver operating curve)の下の面積は(Area under the curve、AUC)、たった0.62であるに過ぎない(拡張データ図6c補充表6。下図を参照のこと。)

(受信者操作曲線 receiver operating curveについて)
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8F%97%E4%BF%A1%E8%80%85%E6%93%8D%E4%BD%9C%E7%89%B9%E6%80%A7
(注; AUCは、1.0に近い値でないと診断は誤診を招くだけであり利用できない)

SZ-GWAS-18

 最後に、リスクに対する非付加的効果(非相加的効果、non-additive effects)の証拠を求めるため、我々は、ゲノム規模で有意に達した125種の常染色体にあるSNPsの全てのペアの間の相互作用に対して統計学的な検定を行った。

 その結果、相互作用項目に対するP値はヌル(ゼロ)に従って分布しており、多重比較によって補正した後では、相互作用は有意ではないことが判明した。従って、我々は上位性や、有意差がある遺伝子座(座位)間における非付加的効果の証拠は見出せなかったことになる(拡張データ図7。上図を参照のこと)。
 
(注; 遺伝子のSNP同士の相互作用が加わってSZのリスクが増加する訳ではないという意味であろうか。)

 しかし、このような非付加効果は、他の遺伝子座(座位)との間に存在することや、または、より高次の相互作用の形で発生する可能性はあろう。

 注; こういった遺伝子リスクスコアが上昇するほど薬物治療に対して抵抗性を示し、クロザピンの治療歴を有する率が高くなる。さらに、社会機能のスコアが悪くなり、発症時期も早くなる傾向を認めたという報告が本年度に発表されている。発症のリスクの評価だけでなく、薬物療法(特に、従来の抗精神病薬)への反応性や発症時期などを予測するツールにもなるものであろう。遺伝子リスクスコアが高いケースには躊躇することなくクロザピンを試みるべきだと論文の著者は述べている。
(注; なお、この論文が発表された後に、統合失調症における多遺伝子による発病リスクを数値化して評価することに関する論文が発表されている。興味がある方は下の論文を読まれたし。)

議論
Discussion

 (我々が知っている限りの規模だが、)統合失調症における最大の規模の分子遺伝学的研究が行われ、今回、我々は、SZのリスクに関わる数多くの遺伝子座(座位)を同定する上でのGWASの力を実証できた。急激にサンプルサイズを大きくして設計された代替的な確認方式や診断方式を使用すると、異質なものが混入し、そのデータは壊滅的になると思われるが、そのようなことはないということを、我々の結果は示している。バイオマーカーや支持される診断テストが存在しないものの、統合失調症ような表現型に対してもこの点に関しては真実であり、今回のアプローチは、臨床的に定義された他の疾患のGWASに対しても適用できるであろうと楽観してよいものと思われる。

 さらに、我々は、SZとの関連性は全てのクラスや機能に関わる遺伝子を横切ってランダムに分布している訳ではないことを示した。もっと正確に言えば、それらは、ある種の組織や細胞で発現している遺伝子に集中(収束)していたのである。
 
 今回、炙り出された遺伝子は、最新の知見に基づく最も有望な遺伝子であり、治療のターゲットとなり、これまでに提唱された統合失調症の病因仮説の大系と整合するような遺伝子が含まれている。そして、今回報告された多くの新しい発見は、病態のメカニズムや統合失調症の治療に対する研究を発展させていくための基礎となる病因に関連する知識を提供することであろう。

 我々は、統合失調症における稀な遺伝子変異とGWAS遺伝子座(座位)の変異との間のオーバーラップを見出した。さらに、いくつかの遺伝子グループの機能への広範囲な収束を見出したが、それには、遺伝子変異のセット、特に、異常なグルタミン酸作動性シナプスカルシウムチャネル機能に関連する遺伝子が含まれていた。
 
 これらの遺伝子の変異が、どのように統合失調症のリスクを増加させる機能に影響を与えるのかは遺伝学(遺伝子)だけでは答えは得られないが、しかし、オーバーラップしているという所見は、共通で稀な遺伝子変異に対する研究は、相反するというよりむしろ補足的であり、稀な遺伝子変異によって駆動されるメカニズムに関する研究が統合失調症への情報を提供してくれることを強く示唆している。

(本文終わり)

 私は、読んでいて非常に難解な論文だと思った。意訳を駆使して読んでいったのだが、私は何となく分かったに過ぎなかった。しかし、それでも意味はあろう。ゼロよりはましである。
 
 しかし、議論の部分が何かもの足りない。今回炙り出された108種の遺伝子座(座位)についてもっと具体的に知りたい。そこで、補足議論の内容も訳して掲載しておくことにした。
 
「ゲノム規模での有意な遺伝子座(座位)の領域内にあるSZとの新しく関係性が示された遺伝子」

 我々は、統合失調症(SZ)のリスクと関連する遺伝子座(座位)の中に位置する遺伝子で、現在までに提示されたSZの病因や治療の仮説に関係性を有するような遺伝子が同定されたことを強調したい。しかし、我々は、今回の所見は、特定の遺伝子との関連性がSZの原因ではなく、GWASにてリスクとの関連性が示された遺伝子座(座位)に1つやそれ以上のリスクとなる遺伝子変異が存在するという意味でしかないことを強調したい。

「治療の標的(Gタンパク質にカップルしている受容体のシグナル伝達)となる遺伝子」

<DRD2(11q23.2)>
 ドーパミン作動性神経伝達は、認知、報酬、動機づけ、学習、メモリーといった機能にとって必要不可欠なものである。ドーパミン2型受容体サブタイプは、精神医学において特に重要である。なぜならば、D2以外に作用する新しい選択肢が試みられているが、D2をブロックすることは抗精神病活性の状態を十分に作り出す上で未だに必要な方法だからである。

<GRM3(7q21.12)>
 mGluR3は代謝型グルタミン酸受容体をコードしており、広範囲にアストロサイトで発現している。そして、GRM2(mGluR2の)と共に、主に、統合失調症の潜在的な治療の標的となり得るものとして研究されてきた。

「グルタミン酸神経伝達に関与する遺伝子」

<GRIN2A(16p13.2)>
 NMDA受容体サブユニットをコードするGRIN2A(NR2A)は、シナプス可塑性における重要なメディエーターである。ケタミンなどのNMDA受容器のチャネルブロッカーやNMDAの自己抗体は、人間において統合失調症に似たような症状を生じさせる。この遺伝子の変異は、焦点性てんかん、ID、自閉症、統合失調症で報告されている。
http://ja.wikipedia.org/wiki/NMDA%E5%9E%8B%E3%82%B0%E3%83%AB%E3%82%BF%E3%83%9F%E3%83%B3%E9%85%B8%E5%8F%97%E5%AE%B9%E4%BD%93

<GRIA1(5q33.2)>
 グルタミン酸受容体1(GluR1、GluA1)がコードしているものは、速いシナプス伝達を担当しているAMPA(非NMDA)受容体のサブユニットである。活性依存性にAMPA受容体のシナプスをターゲットにすることは、受容体を介した樹状突起形成や海馬のシナプス伝達や可塑性にとって重要である。
http://ja.wikipedia.org/wiki/AMPA%E5%9E%8B%E3%82%B0%E3%83%AB%E3%82%BF%E3%83%9F%E3%83%B3%E9%85%B8%E5%8F%97%E5%AE%B9%E4%BD%93

<SRR(17p13.3)>
 セリン・ラセマーゼは、L-セリンをラセミ化してDセリンに変換させる。DセリンはNMDA受容体に対する必須的な共アゴニストであり、NMDA受容体を活性化する。Dセリン値の変化は統合失調症に関連していることが報告されている。

<CLCN3(4q33)>
 CLC-3は、電位依存性のクロライド(塩素イオン)・チャネルをコードしており、海馬のグルタミン酸作動性シナプスに局在し。神経の可塑性を調節している。CLC-3をノックアウトされたマウスでは、GABA作動性の機能が変化し、出生後に海馬が完全に縮小しており、神経ネットワークの接続障害を引く起こすことが示唆されている。。

 他のグルタミン酸関連遺伝子としては、GRM3(上記を参照)や、SNAT7をエンコードしているSLC38A7(16q21)、SNAT7はL-グルタミンを優先的に神経内部にトランポートするアミノ酸トランスポーターだが、再取り込みや再利用においては重要な役割をはたしているのかもしれない。

「ニューロンのカルシウムシグナリングに関与する遺伝子」

<CACNA1I(22q13.1)>
 CACNA1Iは、Cav3.3 T-型カルシウム・チャンネルの開口部を形成するαサブユニットをコードする。このチャネルの活性化は、NR2B含むNMDA受容体と共同で活性化された時にシナプスの可塑性と長期増強を引き起こす。このチャネルのブロックはまだ効果が実証されていないが、ある種の抗精神病薬はT型のカルシウムチャネルをブロックする。
(カルシウムチャネル)
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0%E3%83%81%E3%83%A3%E3%83%8D%E3%83%AB
(T型カルシウムチャネル)

<RIMS1(6q12-13)>
 RIMは、多重ドメインタンパク質からなるシナプス膜エキソサイトーシス調節タンパク質1(Regulating synaptic membrane exocytosis protein 1)をコードしている。その役割は、カルシウム・チャンネルをシナプスの活性領域に拘束してドッキングさせ、シナプス前部の可塑性や神経伝達物質の放出を促進させる役割を有しており、シナプス小胞からの神経伝達物質の放出の際に中心的に関わっているタンパク質である。

 前述の遺伝子の他にも、カルシウムシグナリング遺伝子には次の遺伝子が含まれる。CACNA1C、CACNB2、CAMKK2、NRGN、ATP2A2である。ATP2A2遺伝子の変異はDarier病を引き起こし、双極性障害や精神病の家系からも分離されている。

「シナプスの機能や可塑性に関与する遺伝子」

<KCTD13(16p11.2)>
 KCTD13は、ポリメラーゼデルタ相互作用タンパク質1をコードしているが、このタンパク質は細胞骨格構造の調節に関与するBCR(BTB-CUL3-RBX1)E3ユビキチン-タンパク質リガーゼ複合体の基質特異性アダプターである。既に、神経発達障害や脳と身体サイズの表現型(小頭症)に関連付けられている16p11.2の領域内に位置するKCTD13の病原性CNVが報告されている。ゼブラフィッシュとマウスの研究では、このCNVにおける変異量に感受性を有する駆動遺伝子としてKCTD13のオルソログ(共通な祖先を持つ異種間の相同遺伝子)との関連性が報告されている。統合失調症と双極性障害のこれまでに行われたGWAS研究においてこの遺伝子座(座位)の関与が報告されている。

<NLGN4X(Xp21.33-32)>
 NLGN4Xは、ニューロリギンをコードする遺伝子であるが、ニューレキシンと結合し、グルタミン酸作動性やGABA作動性前部シナプスの形成を誘導することにより、軸索における神経伝達物質の放出関わる機能性部位の局在的な形成を誘導する。NLGN4は興奮性と抑制性の双方のシナプス後部に存在し、ニューレキシンとの相互作用を介してシナプス前部のカルシウムチャネルの集団を調節する。NLGN4遺伝子の変異は自閉症に関連していることが報告されている。
http://bsd.neuroinf.jp/wiki/%E3%83%8B%E3%83%A5%E3%83%BC%E3%83%AD%E3%83%AA%E3%82%AE%E3%83%B3

<IGSF9B(11q25)>
 IgSF9bは脳に特異的な接着分子であるが、海馬と皮質抑制性シナプスに局在する介在ニューロンで強く発現している。介在ニューロンの発育のために必要とされる。

<CNTN4(3p26.3)>
 コンタクチン(Contactins)は、軸索と関連する細胞接着分子であり、神経回路網の形成や可塑性の機能に関与している。CNTN4は、脳の中で高度に発現している。遺伝子の欠損は変異はASDに関係すると報告されている。

<MEF2C(5q14.3)>
 筋細胞特異的エンハンサー因子2CやMADSボックス転写エンハンサー因子2とも呼ばれる転写調節因子をコードしている。この転写調節因子は、神経新生、興奮性シナプスの数、シナプス後部の構造における樹状突起形態形成や分化を調節している。胎生後期における前脳でのこの遺伝子の欠損は、興奮性シナプスの数の劇的な増加、海馬依存性の学習やメモリーの障害を引き起こす。初期の欠損は新皮質における異常なニューロンの遊走を生じる。MEF2C 機能不全はの単独でも重度の知的障害を引き起こす。

<PTN(7q33)>
 プレイオトロフィン(Pleiotrophin)は、ヘパリン結合脳分裂促進因子(HBBM)、ヘパリン結合成長因子8(HBGF-8)、神経突起成長促進因子1(NEGF1)、ヘパリン親和性調節ペプチド(HARP)、ヘパリン結合成長関連分子とも呼ばれ(HB-GAM)、神経突起成長促進因子ファミリーに属するサイトカイン/成長因子であり、発生の段階における神経突起成長を調節している。長期増強を抑制した時に、海馬において海馬の活性に依存した形で発現する。

<CNKSR2(Xp22.12)>
 CNK2は、細胞内伝達経路の1つであるRas→MAPK経路の下流に関与している足場/アダプタータンパク質である。その発現は、神経組織に限定されており、樹状突起棘に集中しPSDとの複合体を形成する。このタンパク質は、シナプス後部膜のシナプス複合体の構築や、細胞膜/細胞骨格のリモデリング関わるシグナル伝達のカップリングにおいて役割を果たしている。CNKSR2の変異による機能の損失は、非症候群性X連鎖知的障害(non-syndromic X-Linked intellectual disability)の原因となる。

<PAK6(15q14)>
 PAK6は、脳で高度に発現しているセリン/スレオニン・プロテインキナーゼであり、神経突起の伸長、糸状偽足(filipodia)形成や細胞の生存に関与している。PAK6は、PAK7と伴に機能的冗長性を示し、また、この2つをダブルノックアウトしたマウスでは特定の学習やメモリーの障害を生じる。稀に遺伝することがあるPAK7遺伝子の重複(duplication)は、統合失調症や双極性障害リスクの増加に関連している。
(遺伝子の重複)
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%81%BA%E4%BC%9D%E5%AD%90%E9%87%8D%E8%A4%87

<SNAP91(6q14.2)>
 SNAP91(AP180)がコードするタンパク質は、哺乳類のニューロンのシナプス前部終末に豊富に含まれており、クラスリン依存性再構築プロセスを介して、シナプス小胞のエンドサイトーシスを調節している。CALMと共に、それは極性を確立し、胎生期における海馬の神経の軸索や樹状突起の成長をコントロールしている。

「神経の他のイオンチャネルに関与する遺伝子」

<KCNB1(20q13.13)>
 Kv2.1は、ショウジョウバエshab関連サブファミリーに属する遅延整流VGKCである(遅い過分極電流を生成するタイプの電位依存性カリウムチャネル)。大脳皮質や海馬で豊富に発現しているが、神経細胞の興奮、活動電位の持続時間、活動電位の持続的なスパイクを調節している。

<HCN1(5p21)>
 HCN1(カリウム/ナトリウム過分極活性化環状ヌクレオチド依存性チャネル1)は、カリウムチャネルの開口部を形成するサブユニットであり、脳における内向きの過分極活性化プラスイオン電流を発生させる中心的な役割を果たしており、これによって、神経細胞の興奮性、リズミカルな活動、シナプスの可塑性を調節している。HCN1は、脳内で広範囲に発現しており、樹状突起の遠位先端部で豊富に存在している。さらに、心臓のペースメーカーでもある。
<CHRNA3、CHRNA5、CHRNB4(15q25.1)>
 ニコチン性アセチルコリン受容体(nAChR類)のαサブユニットをコードしており、リガンド依存性イオンチャネルを形成する。特定のニューロンや、神経筋接合部のシナプス前部、シナプス後部、双方に発現している。nAChR遺伝子のこの群は、ニコチン依存、喫煙、肺癌のリスクに関連している。

「神経発達に関与する遺伝子」

<FXR1(3q26.33)>
 FXR1Pは、RNA結合蛋白質のファミリーメンバーであり(FMRPを含む)、この遺伝子の変異は、脆弱X症候群を引き起こす。FXR1Pは、マウスの海馬の樹状突起棘で発見されたが、脳において、mRNAや、miRNA9・miR-24などの特定のマイクロRNAをターゲットにしている。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%84%86%E5%BC%B1X%E7%97%87%E5%80%99%E7%BE%A4

<SATB2(2q33.1)>
 核マトリックス結合領域に特異的に結合するDNA結合タンパク質であり、転写の調節、クロマチンの再構築に関与している。この遺伝子の発現は、有系分裂後に分化していく新皮質のニューロンに制限されているが、脳の発達における大脳皮質の上部層の投射性ニューロンの同一性の決定因子として作用する。SATB2を削除すると2q32-q33欠失症候群を引き起こし、逆に、この遺伝子の重複はASDを生じる。

 なお、神経発達に関与する追加の遺伝子には次のものを含む。PODXL、BCL11B、TLE1、TLE3、FAM5B、である。

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 以上の遺伝子が、今回のGWASで炙り出された注目すべき遺伝子のようである。これから言えることは、ドーパミンだけでなく、グルタミン酸イオンチャネルも関与していることは間違いなく、統合失調症の治療の標的としては、今後は、グルタミン酸やイオンチャネルも視野に入れないといけないということである。これらの一部は、双極性障害ともオーバーラップしており、今後は、双極性障害とはオーバーラップしていないような遺伝子を炙り出していく作業が求められる。その遺伝子こそが統合失調症の本質を示してくれる遺伝子なのではと私は考えている。
(関連ブログ 2014年4月14日 単一精神病論)
(関連ブログ 2014年3月9日 イオンチャネル)

 最後に、統合失調症の危険度第2位(1位が何に関わっているのかは不明なため、今のところは暫定1位)の遺伝子座(座位)として炙り出されたmiR-137に関しての最近の報告について少しだけ触れてみたい。
 
 下の論文では、統合失調症の発症に関わるmiR-137の標的となるような遺伝子をmiR-137を過剰発現させて同定しようとしたが、時間の経過と共に他の遺伝子との関連性は変化していき、かなり複雑な結果だったようだ。その研究結果では、miR-137は細胞周期の調節、L型電位依存性カルシウムチャネル細胞-細胞間の相互作用シナプスの機能、といった神経の微調整に関わるような重要な経路に関わっているようであり、それらの遺伝子の発現がmiR-137の過剰発現によって経時的に増加したり減少し、様々な形に変化していくことが、疾患の表現型を複雑にしているのかもしれない。

(統合失調症のリスクはDLPFCにおけるmiR-137の過剰発現と関連している)

 また、統合失調症では、miR-137の発現がDLPFCという脳の局所において低下しており、それによって免疫グロブリンの転写因子であるTCF4の発現レベルがDLPFCでは増加しているという、逆のような論文も発表されている。統合失調症の脳の局所では自己抗体が過剰に作られており、それが障害を惹起させているのかもしれない。脳の局所にだけ存在するような自己抗体は末梢血では検出できないため、今のところは調べようがない(miR-137は、過剰発現しているのか、低下しているのか、いったいどちらなのであろうか)。

今までの精神疾患の認識を破壊せよ(トーマス・R・インセル博士の論文。その2。)

(前回の続きである)

精神疾患は、複雑な遺伝子疾患である

 過去2年間で臨床遺伝子学は革命を起こした。ゲノムワイド関連解析(GWASs)は、成人発症の黄斑変性症、潰瘍性大腸炎、2型糖尿病を含む多くの疾患遺伝子のリスクの構造を明らかにした。各々のケースでは個人に関連したリスクは明らかに小さいものだが、個々の得られた所見を集約することで病態生理学への新しい重要な洞察が導かれた。GWASsはどのようにして精神疾患の病態生理学の情報を提供してくれるのだろうか。大規模なGWASから遺伝性が示された一般の疾患と比べて、ASD、双極性障害、統合失調症の遺伝する度合は高率であることが示されている(下図)。しかし、規模が限定されたGWASでは精神疾患の遺伝性を示す所見は比較的少ない。いくつかの研究が発表されたが、コホートのサイズの小ささや、あるいは、診断カテゴリーの異質性が関連性を明らかにできないように阻害しているのであろう。

 (注; 下図は、一卵性双生児と二卵性双生児との比較である。同じ遺伝子を有する一卵性双生児において一致率が高いから遺伝する度合が高いという説明であるが、しかし、レトロウイルスなどの感染症によって遺伝子異常が生じることも証明されてきており、受精前の母体における卵子への感染症や父親への精子への感染症が遺伝子異常を引き起こしたことによって、同じ受精卵から生まれた一卵性双生児においては、別々の卵子と別々の精子から生まれた二卵性双生児よりも一致率が高くなるのだという事象も考慮されねばならない。)

MZDZ









 
 

 今や神経精神科領域においては遺伝子は重要な研究対象になってきており、主要な精神疾患の候補遺伝子が多く同定されてきている。自閉症スペクトラム障害ASDの遺伝子の議論に関しては Pat LevittとDaniel Campbellの論文を参考にしてほしい。↓(注; インセル博士によって紹介された論文では、異なる遺伝子の障害でも結果的にASDとして表現される。ASDが不均一なのは異なる遺伝子の関与があるからである。遺伝子の変異はSNP以外にもコピー数CNVの異常によっても生じる。CNVは直接影響しているのではなく、ASDとしての疾患の重症度と相関する。ASDは最後の共通の結果としての表現であろう。シナプス接着分子であるNeuroliginやNeurexins、シナプスの形成に関与するであろうMET・RTK、PI3K経路などのシグナル伝達経路の機能不全がASDとしての最終的な症状に関与しているであろう、等が述べられている)
ASDMET










 神経精神疾患における遺伝子研究がこれまでの認識を破壊するような洞察を提供しつつある。その1つがASDやSZの患者に見られる広域にわたるDNAのコピー数の増加や減少を含むDNAの構造の変化である(=コピー数多型CNV)。これらの遺伝子の構造変化のいくつかは新規に生じたものであろうが、これらのASDやSZ疾患では繁殖率reproductive rates(子供を作る数?)が低いにも係らず疾患の有病率が継続的に高くなることを説明する。我々は、構造変化の機能的な意義については少ししか知らないが、この発見は、精神医学の遺伝子研究の中心であったSNPに関しては、ゲノムの変異の多くの形態の1つでしかないことを思い知らせてくれた。

 別の重要な洞察はゲノムの異質性である。注意深く同じような臨床的特徴を有する患者だけを選択した場合でもゲノムの異質性が認められる。各々の精神疾患の遺伝子のリスクは様々に異なるのである。異質性の問題は、大きな影響力を有する遺伝子の調査を複雑にする。しかし、十分な大きさのコホート分析を設定し、注意深く選択されたサブグループで調査を行えば、共通の遺伝子や共通のメカニズムが判明するはずである。最後に、多くの精神疾患のリスク遺伝子の候補があるが、どの遺伝子も診断において特異的であると示されてはいない。例えば、ニューレグリン、DISC1、D-アミノ酸オキシダーゼアクティベーター(DAOA、G72としても知られる)は統合失調症と双極性障害の双方への関連が示された。精神疾患のリスク遺伝子の共通セットがあり、精神疾患の形は他の因子によって決まるのかもしれない。

精神疾患は現在の薬物療法では十分に治療されていない

 精神疾患を持つ大人や子供に精神科の薬は広く使用されている。既に述べたように、我々は第1世代から第2世代の抗うつ剤や抗精神病薬を使用してきた。第2世代の薬は副作用は少ないが第1世代とは異なる副作用を有している。しかし、副作用は第1世代よりは少ないと思われていたが、効果も第1世代よりも大きくはなかった。にも係らず、第2世代の薬はヘビーに使用された。2007年には、アメリカ合衆国においてもっとも使用された薬剤の3位と4位が抗精神病薬と抗うつ剤であった。この2つを合わせると250億ドルにもなる。これらの薬剤のヘビーな使用にも係らず、精神疾患の罹患率や死亡率は過去数10年で減少したというエビデンスを得てはいない。新しい高価な薬剤と、古く安く一般的には使用されなくなった薬剤との効果を比較する研究が始まっている。

 抗精神病薬においては、新しい大規模な4つの研究によって第2世代は第1世代に対して優位性はないことが示された(下図)。抗うつ剤においては、第1世代、第2世代に係らず、効果は発現は遅く低いままである。これまで最も効果が示された第2世代の抗うつ剤の研究は、プライマリーケアと地域における4000人以上の大うつ病の患者における研究であり、第2世代の最適なSSRIであるシタロプラムによる治療によって、たった31%が14週後に寛解したという研究である(注; STAR*Dの結果を皮肉っているようだ)。抗うつ剤の2重盲検試験では、プラセーボは常に30%の反応を示す。双極性障害では特に問題がある。リチウムに反応する患者のグループもあるが、その一方で、薬物では気分の変化を制御できない多くの患者がいる。
1stVS2nd








 
 
 
 
 不幸にも、現在の薬物療法では良くなる人達はあまりにも少なく、健常にまでなれる人達はあまりにも少ない。殆どの臨床試験は、慢性疾患の治療としては最も重要となる長期的な観点からの機能の回復を評価せずに、急性期の症状の改善ばかりを結果(効果)判定に用いている(■関連ブログ2013年4月2日 メタアナリシスは錬金術か)。既存の薬剤に市場修正を加えただけの新しい薬剤の開発だけでは、精神疾患を有する多くの人達に画期的な効果を提供することはないだろう(既存の薬剤に新しい適応症を追加するという、躁病対するオランザピンやアリピプラゾールの適応症追加のことであろうか。確かに急性期ばかりが重視されている)。

 現在利用可能な薬剤よりも確かな効果のある第3世代の薬物が早急に求めらている。この次世代の薬剤の開発は分子生物学的なターゲットの理解を通じてのみ可能であろう。双極性障害のための次世代の薬剤の開発については、細胞内のシグナル伝達系の鍵となる部位をターゲットとする薬剤開発に関するMartinowichらの論文を参考にしてほしい(注; インセル博士に紹介された論文では、リチウムやバルプロ酸の作用機序は細胞内シグナル伝達経路の特定の経路上にあるのだと的を絞り、それと同じような経路に作用する薬剤を次世代の双極性障害の薬剤として開発していくべきである等の意見が述べられている。リチウムのWntシグナル伝達経路の阻害作用、バルプロ酸のヒストン脱アセチル化酵素阻害作用などが標的となり得るだろう、等。なお、NIMHはうつ病におけるケタミンの効果にも注目しており、ケタミンから得られた知見から新しい抗うつ剤の開発を進めているようである)。

まとめ

 このレビューでは、30年前の誤った概念が現在もなお反映されており、これからもその概念が存続しようとしていること、さらに、現在の精神疾患の仮説が30年後には間違いであったと考察さるかもしれないということを述べた。このレビューでは、精神疾患のこれまでの理解を変えるような多くのエキサイティングで実りある調査結果を提示した。これはまさに驚くべき瞬間である。精神医学でこれから何が起きようとしているかの前例を見つけることは困難である(確かに、前例がないことにチャレンジしていくことが大切なのだ。私もそう思う)。精神医学の理解の基礎となるものは、心理学の原則や理論に頼ることから、ニューロサイエンスの研究で得られた脳への知見や理解へと移り変わりつつある。基本となるような診断は遺伝子や画像データなどの生物学的な情報が考慮されることで完全に再公式化されるだろう。

 我々はもはや消化性潰瘍疾患に精神分析を用いないのと同様に、小児期の強迫性障害OCDやうつ病から疾患の病態生理について詳しく学んだ1つの成果として、抗生物質(注; 小児OCDはレンサ球菌感染などの感染症が原因となるという知見からのペニシリンの使用)や脳深部刺激(うつ病へ既に実施中)などの治療方法が、現在の薬物療法と交換されていく可能性がある。1959年のモアハウス大学におけるマーティン・ルーサー・キング・ジュニアの開始のスピーチで、彼はリップ・ヴァン・ウィンクルの物語(時代遅れを象徴する話)に触れ、この架空のキャラクターはアメリカ史上最も重要な革命が過ぎ去るまで眠っていたという悲劇を述べた。我々は今、精神医学の革命の最前線にいるが、一方で、それに気づかずに見逃してしまうことは怠慢であると言う以外にない。
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2662569/
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2662563/

(論文おわり)

 インセル博士はアメリカでは影響力のある人であり、アメリカの精神医学が彼が述べているような方向に変わっていく可能性がある。精神医学のニューロ・サイエンスへの完全な移行である。彼が言うように診断や疾患概念が大きく変わる可能性がある。統合失調症や双極性障害などは脳の発達障害に起因する変性疾患に組み込まれるのかもしれない。変性プロセスとしての炎症仮説や自己免疫仮説が証明されれば、新しい免疫抑制剤などが開発されて治療に使用されるようになるかもしれない。クロザピンは難治性の統合失調症に劇的な効果を発揮するが、白血球が激減することがある。これなどは広い意味でクロザピンが免疫抑制作用を有するためではなかろうか。30年後には彼が言うように、今とは全く作用が異なるような薬剤が主流になっているのかもしれない。

 一方、遺伝子による発症リスクの予測に関しては、慎重に運用していかないと中世ヨーロッパの魔女狩りのようなことにもなりかねない。特に、まだ大人になっていない、脳の成熟が完成していない児童への診断は慎重であらねばならない。遺伝子の異常がなくても、心理的な反応でも児童は様々な精神症状を呈するのではなかろうか。心理学を完全に否定した診断は危険である。誤診を招くおそれが高い。発症リスクの予測の精度は限りなく100%であらねばならない。いずれは、遺伝子所見やニューロ・イメージングの結果で診断が下される時代になるのではあろうが。

(次回につづく) 


統合失調症や双極性障害の候補遺伝子のピラミッド

 2013年5月末時点で統合失調症SZは1007種の疾患関連候補遺伝子がデータベースに登録されている。どれもが労力を費やした研究結果からSZとの関連性が指摘された遺伝子であり、無視することはできないであろう。しかし、これだけ候補遺伝子が増えてくると、逆に、混乱を招くおそれがある。疾患への関連性が再評価されないと臨床への応用ができなくなってしまう。研究成果は発症への危険度の予測、薬物療法への応答予測、予後の予測などの実際の臨床に反映されねばならない。アメリカの女優のアンジェリーナ・ジョリーが乳癌に関係した発癌遺伝子を持っていることが判明し、予防的措置として乳房を切除したように(この判断が適切だったかの評価は個々に委ねられるのだが)、精神疾患の関連遺伝子も臨床に応用されることを期待したい。
(SZの候補遺伝子のデータベース)
http://www.szgene.org/

 今回は、Convergent Functional Genomics(CFG)アプローチという手法を開発し、精神疾患の遺伝子を再評価して優先順位としてのランク付けを試みた論文があったので紹介する。なお、CFGアプローチに関しては、その理論や指数を産出するアルゴリズムなどは具体的には明らかにされていないが(企業秘密なのであろうか)、↓の論文にその理論の概要が説明されている。ヒトから得られた遺伝子所見を特異性Specificityを反映するもの、動物モデルから得られた所見を感受性Sensitivityを反映するものとして、これまでのコホート分析などのデノムワイド分析GWASのデータベース(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/guide/genes-expression/)などからCFG用のデータベースを構築し、構築されたデータベースからベイズ統計学やグーグル検索システムで採用されているような検索アルゴリズムを用いて優先順位を表す指標としてCFG値を算出しているようだ。CFG値が疾患としての寄与率や浸透率などを真に反映してるかは定かではないが、報告された個々の遺伝子についての重要度を表す再評価の一つの指標にはなると思える。なお、この論文におけるCFG値のMAXは6.0である(著者らの他の疾患の論文でのCFG値のMAXは6.0ではない)。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%99%E3%82%A4%E3%82%BA%E6%8E%A8%E5%AE%9A

 このCFGアプローチを開発した研究者のCFGのHPには精神疾患ごとのCFGがピラミッド型に提示され、その都度更新されているようである。双極性障害のCFGピラミッドなどが提示されている。興味がある方は研究者らのHPで時々確認するのがよいであろう。統合失調症のCFG値ピラミッドは図1を参照されたし。
(インディアナ大学 精神科のCFGのHP)
CFG-SZ














統合失調症のゲノムの機能の収束:包括的な理解から遺伝的なリスクの予測へ
「Convergent functional genomics of schizophrenia: from comprehensive understanding to genetic risk prediction」
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3427857/ 

 統合失調症の関連遺伝子CFG値は↑の図を参考されたい。CFG値からは、DISC1、TCF4、MBP、MOBP、NCAM1、NRCAM、NDUFV2、RAB18、さらに、ADCYAP1、BDNF、CNR1、COMT、DRD2、DTNBP1、GAD1、GRIA1、GRIN2Bが影響力大な遺伝子として浮き上がってきた。これらは、脳の発達、髄鞘形成、細胞接着、グルタミン酸受容体シグナル伝達、Gタンパク質共役受容体シグナル伝達、cAMPシグナル伝達、といった生理機能に関連する遺伝子である。これらの遺伝子は病態を理解する鍵となり、治療的介入の標的となるであろう。さらに、このCFG値によって候補遺伝子の優先順位付けがなされれば、疾患としての生物学的な経路を分析し、病態メカニズムの構築も可能になるであろう。これらの遺伝子の役割を考えると、統合失調症は、複数のエントリーポイントが存在し、その中心には細胞間の接続性の減少があり、遺伝子的な脆弱性を背景に、神経発達期のストレスや環境的ストレスの影響から生じる接続性の破綻とその集積というこれまでの統合失調症のモデルと一致している(図2)。
(CFGによって炙り出されたトップ候補遺伝子の概要)

CFG-connect








 一方、CFGから導き出された遺伝子を用いれば、統合失調症の遺伝的リスク予測スコアgenetic risk prediction score (GRPS) も算出可能となった。CFG値やGRPS値は、これまでの3つの独立したコホートのGWASの結果からも再現性や整合性があることが示された(ただし、1つのコホート分析のGWASでは異なっていた)。我々が算出したGRPS値は早期発症(15歳未満の発症)、古典的発症(15~30歳でも発症)、晩期発症(30歳以降での発症)との間に差が認められた。古典的な発症でGRPSは高い傾向を示した。GRPS値は発症時期の予測に利用できるかもしれない(下図)。

GRPS












CFGスコア5.0の遺伝子(最上位グループ)

DISC1: 神経発達や神経機能の土台となるタンパク質をコードしている遺伝子である。この遺伝子が障害されると神経の接続性が破綻する。また、DISC1は、複数の研究により、主要な精神疾患の感受性遺伝子としても同定されている。DISC1のアイソフォームは統合失調症での末梢血液での発現がアップレギュレートされており、血液検査でのバイオマーカーとなりえる。マウスにおいては、発達期のストレスはDSC1の発現に作用し精神神経の表現型を誘導する。なお、DSC1と相互作用するパートナー遺伝子として同定されているPDE4B、TNIK、FEZ1、DIXDC1のCGF値は高い値(4、4、3.5、2.5)であったことは注目すべきであろう。

(なお、DISC1はこの論文で示された以外の様々な遺伝子とパスウェイを形成している。下図。)
DISC1パスウェイ












TCF4(転写因子4): 免疫系やニューロン細胞において発現している塩基性ヘリックス・ループ・へリックス転写因子をコードする遺伝子である。この遺伝子は発育中の脳におけるニューロンの分化に必要である(脳以外でも体のどの部分になっていくかという機構に関与している)。遺伝子発現を活性または抑制する他の転写因子と相互作用し、生物多様性と異質性を提供する。この遺伝子の欠損は知的障害を持つPitt-Hopkins症候群(他にも顔面変形や過呼吸といった症状がある)の原因となる。TCF4は統合失調症の表現型に関連している。特に、妄想の重症度と関連している(妄想が重度になるほどTCF4の発現が減少する)。
(TCF4とSZとPitt-Hopkins症候群)
http://schizophreniabulletin.oxfordjournals.org/content/36/3/443.short 
(TCF4は宣言的記憶の障害に関連する。記憶が歪み妄想へと発展するのであろうか。)
(漢民族のSZはTCF4バリアントと関連が強い。漢民族は妄想を形成し易いのだろうか。)
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0006322310006037

MBP(ミエリン塩基性タンパク質): オリゴデンドロサイトやシュワン細胞によるミエリン鞘の形成の際の主要構成成分をコードする遺伝子である(ミエリン塩基性タンパク質はミエリンの30%を占める)。MBP遺伝子の転写産物は骨髄や免疫系にも発現している。SZの死後脳では発現が減少していた。双極性障害のストレス反応性遺伝モデルマウスでも発現が減少しており、双極性障害においても関連性が示唆されている。なお、減少していたMBPはω3脂肪酸のドコサヘキサエン酸DHAにて発現は増加した。我々の研究ではMBPは気分症状のバイオマーカーとなる得る可能性が示唆された(BPにおいては気分が高揚した状態で増加していた)。MBPや他のミエリン関連遺伝子は精神病や気分へのストレスの影響に関連してる。脱髄性疾患である多発性硬化症ではストレスによって悪化し精神症状を伴う。なお、他のミエリン関連遺伝子であるMOBPやMOGもCFG値が髙かった(4.5、3)。前回のブログでも述べたがミエリンと精神疾患との関連性は高いようだ。
(MBPに関連した論文。日本語訳)
http://first.lifesciencedb.jp/archives/3400 

HSPA1B(ヒート・ショックタンパク質1B): 熱ショック(=ストレス)によって発現が誘導される分子量70-kDaのタンパク質をコードする遺伝子である。ストレス応答に関与するシャペロンとして、他の熱ショックタンパク質と共役して細胞質やオルガネラで新たに翻訳されたタンパク質の凝集を防ぎ、タンパク質をフォールディングする作用を有する(タンパク質の立体構造の造形とその修復に関与。このタンパク質が結合することで各々のタンパク質は安定性を保てるようになる)。SZの死後脳では発現が減少していた。SZの薬物誘発モデルマウスの脳や血中では発現が増加していた。不安障害の薬物誘発モデルマウスでも増加していた。そしてω3脂肪酸のDHAによって増加は減少に転じた(ω3脂肪酸の効果によってストレスの度合が減じたことへの反応であろうか)。もう1つのヒートショックタンパク質であるHSPA1Aも高いCFG値を有している(3.5)。ヒートショックタンパク質はストレス、不安、精神病への反応として相互依存しているのであろう。(HSP70は種々のストレスから細胞を保護する役目を担っているため、神経へのストレスが存在し、それに対する応答として上昇しているのだろう。もし、遺伝子の変異などによってこの遺伝子の発現が阻害されればストレスに対しては脆弱となる。以前のブログで述べたように肺炎などの発熱の際の一時的な精神症状の緩和は熱ショックタンパク質の増加が関係しているのかもしれない。■関連ブログ2013年5月13日
(HSPA1Bの変異はSZの陽性症状、陰性症状ともに相関していた。)
(SZでの前頭前野ではシャペロン機能に関連する遺伝子の発現と免疫機能に関連している遺伝子の発現が連動して変化している。これは胎生期における感染の名残りである可能性がある。感染仮説。)
(熱ショックタンパク質について)
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%86%B1%E3%82%B7%E3%83%A7%E3%83%83%E3%82%AF%E3%82%BF%E3%83%B3%E3%83%91%E3%82%AF%E8%B3%AA
(シャペロンについて)
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B7%E3%83%A3%E3%83%9A%E3%83%AD%E3%83%B3

CFGスコア4.5以下の遺伝子

NRCAM(神経細胞接着分子)4.5: 神経細胞との接着分子をコードする遺伝子である。免疫グロブリンのスーパーファミリーに属する。この遺伝子がコードするアンキリン結合タンパク質は、ニューロン・ニューロン間の接着に機能し、軸索が成長する方向を決めるシグナル伝達を促進する。NRCAMは非神経組織で発現し、細胞・細胞間のコミュニケーションにおいて、細胞内ドメインからアクチン細胞骨格へのシグナリング伝達を介して細胞が移動する際の重要な役割を果たす。SZの死後脳や血清で発現が低下していた。ストレス反応性遺伝子モデルマウスでの扁桃体で発現が増加していた。 さらに、NCAM1(神経細胞接着分子1)も最候補遺伝子の一つである。細胞の接続性と接着は統合失調症における中心的な役割に関与している。

CNR1(カンナビノイド受容体1、脳)4.0: 用量依存性にアデニル酸シクラーゼ活性を阻害するGタンパク質共役型受容体のファミリーである。SZの死後脳では発現が減少していた。CNR2(カンナビノイド受容体2)も死後脳で発現が低下していた。内因性のカンナビノイドシグナル伝達の欠乏が心理的なストレスへの脆弱性につながり、外因性のカイナビノイド(大麻など)による代償的な消費が有害な結果(SZとしての発病)を招くというSZにおけるカンナビノイドシステムの役割を示唆する(外因性のカンナビノイドがカンナビノイド受容体のダウンレギュレーションを招き、それがSZの発症へと結ぶつくのであろうか。■関連ブログ2013年4月28日)。

グルタミン酸受容体関連遺伝子: 我々が算出したCFG値では、グルタミン酸受容体関連遺伝子も高いCFG値を有していた。GRIA1、GRIA4、GRIN2B、GRM5。さらにグルタミンの代謝酵素(GAD1)やトランスポーター(SLC1A2)も高いCFG値を有していた。我々のCFG値では低い値だったがグルタミン酸シグナル伝達に関係している遺伝子としてはGRIN2A、SLC1A3、GRIA3、GRIK4、GRM1、GRM4、GRM7がある。グルタミン酸は、統合失調症の疾患プロセスの収束点かもしれない。グルタミン酸伝達系は医薬品開発のターゲットとなろう。
(SZのグルタミン酸神経伝達系との関連性の詳しいレビュー)
(SZにおける薬剤抵抗性はグルタミン酸神経伝達や炎症プロセスが関与している)

 なお、我々が算出したCFG値は、SZには関与していなかったと思われる遺伝子の関与の可能性も炙り出した。ANK3、ALDH1A1、ADCYAP1である。これらは統合失調症候補遺伝子であるVIPR2のリガンドである。ADRBK2(GRK3)β-アドレナリン受容体キナーゼ2、CHRNA7ニューロンアセチルコリン受容体サブユニットα-7、PDE10Aホスホジエステラーゼ10A、は医薬品開発のターゲットとなろう。
  
 さらに、我々は他の精神疾患のCFG値を算出したが、それによって各々の精神疾患と間の候補遺伝子の重複も明らかにできた。特にPDE10Aは統合失調症、双極性障害BPD、不安障害ANという3つの疾患で重複が示された。SZとBPDで重複しているNRG1、BDNF、MBP、NCAM1、NRCAM、PTPRMは神経栄養や脳の構造との関係がある。SZとANで重複していたNR4A2、QKI、RGS4、HSPA1B、SNCA、STMN1、LPLはストレス応答性との関係があると解釈されよう。なお、著者らのHPには疾患遺伝子の重複の模式図の最新版が提示してあったので、そちらを提示しておく(下図)。それによるとTAC1という遺伝子も3つの疾患に共通する遺伝子であると同定されているようであり補足しておく。
(PDE10について) 
(TAC1について)
http://en.wikipedia.org/wiki/TAC1
候補遺伝子の重複











 
 我々は、疾患への潜在的な薬物治療となり得るω3脂肪酸の重要性、DSMでの症状の重複という欠点を補うためのマルチモーダルな評価の必要性、環境要因の重要性の認識を述べておわりとする。

(論文おわり)

私も米軍も飲んでいます。ω3脂肪酸^^;
(■関連ブログ2013年3月13日) 

 なお、双極性障害のCFGピラミッドは下図を参考にしてください。前回のブログで述べたようにミエリン関連遺伝子MBPがトップに位置しています。
(ARNTLに関して)
http://en.wikipedia.org/wiki/ARNTL
CFGBP

 

アメリカやEUで小児双極性障害がパンデミック。しかし、脳はまだ発達段階なのだ。

今、アメリカやヨーロッパでは双極性障害と診断される児童が急増している。まるでインフルエンザのパンデミックのようである。アメリカのNIMH(国立精神衛生研究所)ですら、ホームページに小児双極性障害のページを設けており、積極的に啓蒙活動をしているほどである。そして、今アメリカでは小児(児童)双極性障害と診断されて小児へのエビリファイ、ジプレキサ、セロクエルなどの非定型抗精神病薬の処方が急増しているのであった。背景には、双極性障害はスペクトラム障害であるという概念が小児にまで拡大したことと、双極性障害の治療のファーストチョイスは非定型抗精神病薬であり、そして、非定型抗精神病薬は神経保護作用を有するのだと確信しての小児への処方の急増だと思われる。しかし、神経保護作用が人で直接証明された訳ではない。正義感に燃えたあのアラン・フランシス博士が怒っているのは言うまでもない。

(影響力のある思想的指導者、積極的な製薬会社のマーケティング、絶望的な親、指導者と製薬会社に騙された医師、これらが組み合わさって、小児双極性障害という間違った流行が作られた。こいつらはバカだ。しかもこの流行はあの最高学府のハーバード大学から始まった。)

(NIMHが啓蒙活動をしている程だから、国家をあげての啓蒙活動なのだろうけど・・・)

有病率はまだ1%以下という推定にはなっているが、オランダでの調査では10歳の児童の4~5%以上が小児双極性障害の診断基準を満たすと推定されたらしい。アメリカでは1993年と比べて2003年の時点では小児双極性障害と診断された児童はいっきに40倍に増えた。2013年の今はもっと増えていることであろう。(20~10人に1人が小児双極性障害ってことですか?)。そして、DSM-5によって、小児双極性障害とオーバーラップするようなDisruptive Mood Dysregulation Disorder(DMDD) という新しい疾患が加わることになる。

アメリカでの小児双極性障害のパンデミックが日本にも上陸しないとは限らない。今後の日本における政府機関や医学界やマスコミの動向に注意せねばならない。飲む必要がないと思われる非定型抗精神病薬を日本の児童も飲むことになってしまうおそれがあるのだ(私のように小児双極性障害という概念には反対する立場はきっと少数派になろうが)。

公式な診断基準はまだ存在しないが、要約すれば、以下のような症状があれば小児双極性障害と診断されてしまうようだ。しかし、これらの症状の多くは、本人が困っている状況ではなく、親や学校が困るような状況であり、これは、本人のためではなくて、親や学校のための診断に過ぎないのではとも思えるのであった。しかも、他の疾患による精神症状を除外している訳でもなく、脳波検査でてんかんなどの脳波異常を除外している訳でもない。似たような精神症状は小児てんかんでも生じる。揺さぶられっ子症候群などに起因する高次脳機能障害による可能性だってある。さらに、小児のアデノイドや扁桃腺肥大といった身体的な問題でも、一見したら小児双極性障害と同じような精神症状を呈することが報告されているのである。
(小児双極性障害とアデノイドや扁桃腺肥大が背景にあるこの疾患は鑑別できないかも
http://www.journalsleep.org/ViewAbstract.aspx?pid=28882

 (小児双極性障害についての概要)

以下の項目のうち4つ以上該当すれば小児双極性障害と診断される。(日本ではまだ未確定な概念のため英語のままで表示した)
(1)an expansive or irritable mood
(2)extreme sadness or lack of interest in play
(3)rapidly changing moods lasting a few hours to a few days
(4)explosive, lengthy, and often destructive rages
(5)separation anxiety
(6)defiance of authority
(7)hyperactivity, agitation, and distractibility
(8)sleeping little or, alternatively, sleeping too much
(9)bed wetting and night terrors
(10)strong and frequent cravings, often for carbohydrates and sweets
(11)excessive involvement in multiple projects and activities
(12)impaired judgment, impulsivity, racing thoughts, and pressure to keep talking
(13)dare-devil behaviors (such as jumping out of moving cars or off roofs)
(14)inappropriate or precocious sexual behavior
(15)grandiose belief in own abilities that defy the laws of logic (ability to fly, for example)

なお、NIMHによれば以下のような項目がチェック対象となる
(1)Feel very happy or act silly in a way that's unusual
(2)Have a very short temper
(3)Talk really fast about a lot of different things
(4)Have trouble sleeping but not feel tired
(5)Have trouble staying focused
(6)Talk and think about sex more often
(7)Do risky things.
(8)Feel very sad
(9)Complain about pain a lot, like stomachaches and headaches
(10)Sleep too little or too much
(11)Feel guilty and worthless
(12)Eat too little or too much
(13)Have little energy and no interest in fun activities
(14)Think about death or suicide.

小児双極性障害。これは、親や学校、ひいては社会のためのみの病名かと思われる。診断される本人のためになっているのであろうかと疑わざるを得ない。上記のような症状や行動を示す子供達の背後には、親への反発や不満(親とのスキンシップや愛情に飢えているサインなのか?)、子供でも感じるほどの現代社会のストレスがあるように思える。今の時代の子供達は、自然の中で自由に伸び伸びと育つ訳ではなく、コンクリートの中で育ち、大気は汚染され、食品などで合成化学物質を取り続け、親は仕事で忙しくかまってもらえず、毎日が、勉強、塾、習い事、スポーツジム、スポーツクラブといった競争ばかりの過酷な生活なのである。遊びと言えば家でTVゲームくらいしかなく、しかもそのゲームは残酷で暴力的なゲームも多い。

こういった子供達は、既に子供時代から、現代社会のストレスを感じ取っているのかもしれない。それが故の今のストレスに満ちた社会を築いた大人達への挑戦や反発といった行動となって表れているのだろうか。こういった子供達への対応は、薬を飲ませるよりも、もっと違う環境で育てる方が良いのではと私は思う(環境はそんな急には変わらないし、そんな環境を提供もできないから、結局は薬になってしまうのだろうけど)。

さらに、国家機関であるNIMHまでもが啓蒙に努めているところを見ると、小児双極性障害という病名の究極の目的は、双極性障害の治療や、大人になってからの薬物乱用、自殺、犯罪の防止などよりも、権威への挑戦や秩序を破壊しようとする人間を作り出さないことを最終目的としているのではとも思える。すなわち、こういった子供達の中からこそ、将来、革命家が育っていくのかもしれないが、支配層にいる立場の人間としては、今の社会を壊わされたくないから、支配階級をひっくり返されたくはないから、今のうちに非定型抗精神病薬を飲ませて鎮静化させて、革命戦士となる芽をつんでしまえということなのだろうか。

私は、社会は時代と共に変わっていくべきだと考える立場の人間であり、そういった能力や可能性を秘めた子供達の将来の芽を薬で摘み取ってしまうような行為はすべきではないという考え方である。その子供が、将来、たとえ今の社会を破壊する側に立とうが(極論になれば、反社会性人格障害やテロリストや犯罪者が増えるということを意味するのかもしれないが)、社会をより良く改革していく側に立とうが、社会の形態は未来の人間によって常に自由に変わるべきだと思うからである。与えるべきものは薬ではなく、より適切な生育環境であろう。

まさにNIMHの14番の項目は、金川真大死刑囚が動機で述べたことと全く同じように思える。彼は小児双極性障害の大人になった時の一番望ましくない姿だったのだろうか。

今回のことに関連して、動物(ラット)でも親の養育態度によって、脳のDNAの発現動態は変わる。そして、それは大人になった時の行動に影響を与える。ましてや、もっと敏感な人間の子供においては、親の養育態度によって脳に非常に大きなDNA動態の変化が生じ、成人後の行動に大きな影響を与えるはずだという意見を述べた論文があったので紹介する。なお、この論文は、親の子供への不適切な養育maltreatment(虐待、ネグレクト)によって、子供の脳のDNAの動態はマイナス方向へ向かい、脳の発達に影響を及ぼし、それが精神疾患に変化させるのだということを警告したいような印象であった。当然、親の養育態度だけでなく、育つ生活環境によっても発達段階にある子供の脳のDNA動態は大きく変化することであろう。

「New Frontiers in Animal Research of Psychiatric Illness」

なお、この論文の中心となるテーマは、動物モデルが人間の神経発達と精神疾患との関連性やそのプロセスを分子生物学的に理解していく上で非常に役に立つということが中心のテーマであるが、長い論文であり、それに関しては今回は触れないでおく。その根拠の1つとしてラットでの親の養育態度が(ラットの行動なのでそれが養育と言えるかは断定はできないが)、子供のラットのDNA動態の変化をもたらすということを提示している。その部分のみを訳して紹介する。

4  作用を有する大きなサイズの遺伝子が行動の変化を起こすメカニズムの解明に動物モデルが重要な役割を果たす Animal Models Play a Key Role in Elucidating the Mechanism by Which Large Effect-Size Genes Modify Behavior 

4.2 神経発達に影響を与える親のケアプログラム Parental Care Programs Neurodevelopment

小児虐待は、大人になった時の精神疾患の危険因子の1つである。この問題の重要性は、近年、世界保健機関や医学研究機関によって明らかにされた。毎年アメリカでは150万の子供が虐待(ネグレクトを含む)されているという驚くべき統計がある。効果的な介入がなされない場合には、虐待された子供達は、将来、感情面、行動面、認知機能などで後遺症に悩み精神科治療を受けることになり、それは慢性の経過をたどり難治性である。子供時代の生活上のストレスELS(early-life stress)への暴露と精神疾患の関連性がretrospectiveやprospectiveな調査によって示されている。身体への虐待, 言葉による虐待、性的虐待といったELSに晒された50%以上の子供は、早期の段階で慢性的な精神症状を呈することが判明した。これらのELSによる被害への医療費は2470億円になると見積もられている。これは癌の医療費と同じ額である。

ELSにより生じる症状の多くは、早い段階から生じ、大人になっても持続するという観察結果は、ELSが脳の発達を変化させ、成人期における精神疾患のリスクに影響を及ぼすことを示唆している。ELSが様々な形で重度の臨床的な帰結へと導く現象の分子および細胞メカニズムは、ヒトにおいては未だ十分に解明されていないが、げっ歯類や霊長類(ヒト以外)における同様の結果は、このプロセスの少なくともいくつかの局面は動物モデルにて研究可能であることを示唆する。この章では、ミヒャエル・ミーニーの研究室で行われたラットにおける母性ネグレクトモデルの発達における後遺症の研究結果を簡単にまとめる。動物の子供の時の逆境が、人間でも同様のプロセスを成すことを示す発達調査結果を提示する。

出産後の最初の週の母性行動は、ラットの正常なケースでは、子をそばに抱き寄せて舐めて毛づくろいをする行為LGD(dams lick and groom)は他の動物と比べてほぼ3倍に達する。それぞれ平均値のLGDから±1標準偏差以上外れるものを高および低LGDとして定義し、母の子へのケアの内容を定義した。高LGD~低LGDを縦断的にフォローアップし子供のラットが大人になった時の行動の違いを表1に示した(表は原文を参照のこと)。高LGD、低LGDともに生後2日間でLGDのレベルはピークに達し、以後、徐々に低下していき9日目では同じくらいの低いレベルになった。これらの観察結果は、出産後の最初の9日間のLGDの違いによって、ラットは大人になった時の行動を変化させることがあることを示唆する。クロス育成の研究は、大人になってから行動の帰結は産後の母から生物学的なdamよりも養育的なdamによって行われるケアのレベルによって決定される。そして重要な時期に行われるdamによる触覚刺激が大人になってからの行動を変える要因の1つとなることを示した(注: まさに母と子のスキシップの重要性を意味する所見である)。

プロモータDNAのメチル化を除去することは、海馬におけるグルココルチコイド受容体GRの発現を導くことになり、カスケードの発達の変化を誘導することになるのだが、それには生後の最初の1週間における高いLGDへの暴露が必要である。この調節エレメントの脱メチル化は、転写因子NGFI-Aがプロモーターに結合することを許可するようになるが、その結果、高LGDのラットの子では海馬におけるGRの発現量が高くなるという現象が生じる。低LGDはこのプロモーターの脱メチル化のトリガーとしては不十分なため、低LGDのラットの子ではGRの発現量は低くなる。このプロモーターにおけるDNAメチル化はいったん確定してしまうと、大人のラットになるまで持続し、高LGDのラットは低LGDに比べて海馬における高いGRを大人になっても維持する。海馬における高レベルのGRは、副腎からのコルチコステロンの分泌をより効率的に終了させることを可能にするが、なぜ高LGDのラットが低LGDのラットに比べてストレスに対する視床下部・下垂体・副腎系hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA)の反応が鋭敏化されていないことを説明することができる。

人生の初期のイベントは、一定した遺伝子発現の変化を生じさせ、この変化は大人におけるHPAの反応性を修飾することになるが、この研究は、小児期の逆境が大人になってからの精神疾患の脆弱性をどのようにして変化させるのかを説明するための重要なモデルを提示することができる。このラットの所見と人間の精神病理との関連性が検証されたが、最近の死後脳研究によって、小児期に不適切(虐待的)な養育を受けた個人に見られる高いDNAのメチル化のレベルと海馬における低いGRという所見が明らかにされた。この研究は、ELSに晒された人類とヒト以外の霊長類はストレスへの感受性が亢進するというこれまでの研究結果を分子生物学的に説明するモデルを提供する。さらに、この研究は、子供時代にストレスに晒された場合、大人になった時にストレスへの脆弱性が変化するという現象の分子生物学的メカニズムを、動物モデルを使えば明らかにすることができるという可能性があることを示している。

DNAメチル化の変化は、子供時代の人生上の出来事が大人における精神障害のリスクを変化させることになる多くの分子生物学的メカニズムの1つに過ぎないだろう。ELSによって修飾されてしまう他の発達の経路の特性をさらに明らかにするためはバイアスがかかっていないゲノム戦略を使用する必要がある。 いくつかの例として、神経幹細胞の増殖/生存/分化、シナプスの形成とシナプスの剪定pruningなどがある(注:正常な脳の発育にはミクログリアによるシナプスの剪定が必要である)。現在の研究は、ELSに晒された大人の動物における行動学や生理学的な変化を実証することに焦点を絞っており、これらの変化の基礎となる発達(分子生物学的)変化に関する研究は殆どない。

最後に、ELSが、大人になった時の行動様式をどのように決めていくのかということを解明するためにはもっと研究をしていく必要があると言える(表1)。このような研究は、いくつかの精神疾患の形態は併存率が高いという事象は、発達過程に由来するためだという新たな光を当てる可能性があるだろう。

要約すると、人生の早い段階での不適切な養育(虐待、ネグレクト)への暴露は、ヒトにおける精神病を引き起こす大きな危険因子となりうる。分子生物学的な脆弱性を有するELSの動物モデルは、精神病の治療や診断の技能を向上させ、精神病に内在する病理への洞察を深めてくれることだろう。 
(おわり)

現代社会によって今の子供達の脳のDNA動態の変化はどちらに向かうかは分からない。この論文からすれば、大人達が今の社会を将来も維持したい願うのならば、未来においてその社会を構成する中心人物となる今の子供達に、もっと愛情を注ぎ、子供とのスキンシップを大切にし、ストレスがないように伸び伸びと育てることで、今の人類のDNAを悪い方向に変えないでいくことに努めるべきだという結論になろう。

小児双極性障害やDMDDとして対応していくやり方は、私には逆のことをしているように思えるのであった。子供の脳に生じたDNAの変化を薬で100%抑えることは不可能であろう。見直されるべきは子供達ではなくて社会や環境の方であろう。子供時代に双極性障害やDMDDといったレッテルを張り、愛情を注がずに薬を注いだ人間達への復讐が未来において必ずや始まるに違いない。今の児童は2001年以降の21世紀に生まれた児童である。20世紀に生まれた大人達が21世紀に生まれた子供達によって否定される時代がいずれ来ることであろう(涙)。

WHOの調査によれば、アフリカは双極性障害と診断される人間は非常に少ない。そりゃそうだろう。大自然の中で伸び伸びと育てばそんな病気なんかにはならないはずだ。アフリカの大自然の中に養育施設を作り、双極性障害と診断されたような子供達を受け入れて、そこで養育していくような慈善事業を行ってくれよ。薬なんかで抑えるよりも、ずっとりっぱな大人に育つぞ。まだ間に合う。脳は完成していないのだ。まだ発達段階なんだ。環境を変えることで修正は可能だ。現代社会を歪めたリーマン・ブラザーズや富裕層や製薬会社よ。しこたま稼いで金を持っているんだろう。せめてもの罪滅ぼしとして、そんな事業を展開してくれよ。
 

小児双極性障害・どらえもん

ヴァッチvatchのせいで誰もが精神疾患になる

「とんでもなく悪い女」は英語では「ビッチ」である。映画では悪い女に向かって「ビッチ!!」と捨てセリフを吐く場面がよく出てくる。しかし、「ビッチ」ならぬ「ヴァッチ」が統合失調症や他の精神疾患の誘因となっているという論文があったのである。

「ビッチ」以上にたちが悪い存在なのが「ヴァッチ」なのであった。何せ人間をいろんな精神疾患にしてしまうほどの悪者だから、それはもう誰もが「ヴァッチ」には関わりたくはないだろう。

映画「エイリアン2」でも主人公のリプリーがエイリアンの女王に向かって「ヴァッチ!!」、あっ、間違えた、「ビッチ!!」と捨てセリフを吐いているのである。「ヴァッチ」はあのエイリアンの女王以上に怖い存在だと言えよう。

ビッチが悪女ならヴァッチは悪魔のような冷酷な男のイメージか。 

そして、「ヴァッチ」は一匹狼ではなく軍団を形成しており「ヴァッチェーズ」と呼ばれるのである。

では、悪の組織ショッカーみたいな「ヴァッチェーズ」の正体とはいったい何ぞやというと・・・

(;゚Д゚)

なんとそれは、ウイルスや細菌なのであった。しかも、そんな特殊な病原体ではなく、ごくありふれた誰もが1度や2度くらいは感染したことがあるような、風疹、インフルエンザ、黄色ブドウ球菌、ピロリ菌などといった病原体ばかりなのであった(以前このブログでもふれたトキソプラズマも当然のごとくヴァッチェーズの戦闘員を従えているのであった。)
■関連ブログ2013年3月2日

え?、なんだって、風疹やインフルエンザ感染が統合失調症の誘因になるのかよ。そんな馬鹿な。

(ヴァッチェーズを初めて見つけたという恐怖の論文)
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3335463/

話は長くなってしまうのだが・・・。

(この論文に私の解釈も交えて解説を試みたい。ただし間違っていることも多々あろうかと思いますが、保障は一切持ちませんのであしからず。非常に長い解説ですが興味がある方はどうぞ。)

ゲノムワイド分析のおかげで、多くの統合失調症の候補遺伝子がこれまでに見つかった。その数は既におよそ600くらいにものぼる。次なる研究段階は、その候補遺伝子がどんな機能を有し、統合失調症の発病や病態に具体的にどのように関連しているのかということを解明する段階となる。

■関連ブログ2013年3月17日

統合失調症の候補遺伝子のDNAは翻訳されて当然タンパク質となる。次のステップとしては、候補遺伝子から作られたタンパク質を調べねばならないのは言うまでもない。

ここで、この論文の研究者が統合失調症の有名な候補遺伝子の1つであるDISC1遺伝子がコードするタンパク質のアミノ酸の配列を眺めていたらあることに気付いた。

どこかで見覚えがあるアミノ酸の配列が混じっているようだ。何かは忘れたが、ある病原体のアミノ酸配列の一部のように思える。

妊娠中の母体へのウイルス感染と子の統合失調症との関連や、統合失調症では統合失調症関連遺伝子がコードするタンパク質への自己抗体が見つかった症例が既に数多く報告されている。統合失調症は感染症や免疫異常と関係している可能性が以前から推測されている。

そこで気になって、DISC1遺伝子がコードするアミノ酸配列の中に、病原体のアミノ酸配列と似たような特定の配列が潜んでないかどうかをデータベースを利用して調査したのであった。

すると驚いたことに、DISC1遺伝子がコードするタンパク質のアミノ酸の配列の中には、病原体のアミノ酸配列と似たような相同性を有するような特定の配列が潜んでいることが判明したのだった。

(特に水痘ウイルスとの比較でその傾向が著しかったが、他のウイルスや細菌でも当然相同性は見つかった)。
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3335463/figure/fig2/ 
 
では、他の遺伝子ではどうなのだろうか。研究者は他の600もの統合失調症の候補遺伝子がコードするタンパク質の中にも、病原体のアミノ酸配列と似たような特定の配列が潜んでいないかどうかをデータベースを駆使して片っぱしから調査した。これは大変な作業だろう。(しかし、今の時代はデータベースが完備されているし、コンピューターソフトを使えば600種くらいのタンパク質を調査するくらいは大変でもなくすぐに完了したようだ。)

その結果はなんと、統合失調症の候補遺伝子がコードするその600種類ものタンパク質の全てに、ウイルスや細菌などの病原体と同じような特定のアミノ酸配列を、すなわち、病原体のタンパク質と相同性がある部位を数多く有することが判明したのである。
 
そこで研究者は考えた。もしかして、ウイルスや細菌のタンパク質の中に存在する特定のアミノ酸配列が統合失調症と関係があるのかもしれない。
 
そして研究者は、その特定のアミノ酸の配列をウイルスとマッチする(viral matches)ということから「ヴァッチェーズ(vatches)」と名づけたのであった。
 
「ヴァッチェーズ」のアミノ酸配列は5個以上のものを選定した。アミノ酸が5個以上の配列であれば、理論上はそのタンパク質に特異的に結合する抗体を作る際の抗原決定基として十分に機能する。
 
たかがアミノ酸5個といえ、アミノ酸の種類は20種類もある。20の5乗=3200000。320万に1つの配列パターンなのであった。この5個を識別して結合する抗体はかなりの特異性を有すると言える。

しかし、タンパク質は立体構造を有するため、その「ヴァッチェーズ」のアミノ酸配列がDISC1タンパク質が立体構造となった際にタンパク質の内部に隠れてしまうのでは抗原決定基としては機能しない。

そこでDISC1で同定された「ヴァッチェーズ」は抗原決定基となり得るのかを解析ソフトを使って調べた。すると、「ヴァッチェーズ」はDISC1がコードするタンパク質では十分に抗原決定基となりえる立体構造の部位に存在することが分かった。
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3335463/figure/fig4/
 
すなわち、「ヴァッチェーズ」への抗体は、統合失調症の候補遺伝子であるDISC1がコードするタンパク質の中に含まれる「ヴァッチェーズ」に対する抗体としても機能してしまう可能性を意味する。

さらに、ドーパミン受容体やグルタミン酸受容体など、受容体そのもののアミノ酸配列を調べたら、いろいろな受容体のアミノ酸配列の中にも「ヴァッチェーズ」が組み込まれていることが見つかったのである。すなわち、「ヴァッチェーズ」への抗体はドーパミン受容体やグルタミン酸受容体などの多くの受容体にも作用してしまうことにもなるのだ(受容体に関しては、受容体のアミノ酸配列の中の「ヴァッチェーズ」が立体構造上で抗原決定基となるかまでは論文では未解析のままであるが)。

これはいったいどういうことなのだ。それが事実ならば人間の遺伝子の中には、それがコードする様々な構造タンパク質の中には、既にいろんな病原体のタンパク質の断片が組み込まれているということなる。

しかし、既にある種のウイルスの遺伝子が人類の染色体に組み込まれていることは見つかっており(第7染色体上にあるHERV-Wなど)、それは何百万年もの前からの他の生物から人類へ進化する過程でいろんなウイルスの侵略に逢い、そのウイルスの断片が人のDNAに組み込まれたせいであろうと推測する以外に説明ができない(そういったウイルスDNAの断片の人染色体DNAへの組み込みという現象自体が、他の生物から人類への進化のプロセスを促すことにも関係している)。

(HERV-Wについて)
http://en.wikipedia.org/wiki/ERVWE1

そして、染色体に組み込まれている内因性ウイルスであるHERV-Wは、統合失調症に関係している遺伝子の1つの候補であることも既に判明している。
 
当然、進化の過程で神経伝達物質の受容体の構造タンパク質の中にも病原体のタンパク質の断片が侵入していてもおかしくはないのである。それこそが進化の過程の証拠なのだから。
 
一方、既に統合失調症の候補遺伝子の1つであるDISC1と相互関係にある様々なタンパク質であるインタラクトーム(そのDISC1遺伝子の転写を制御する調節因子などが含まれる)はかなり判明しており、それぞれが相互に関係し非常に複雑なネットワークを形成していることが分かっている。

(DISC1インタラクトームについての詳細)
http://www.polygenicpathways.co.uk/discforum.htm
(インタラークトムに関する簡単な説明) 

ネットワークでの関係は、相手を抑制するようなマイナスの関係もあるが、促進するようなプラスの関係もあるだろう。お互いにシンクロする関係もあるだろう。そいったプラスやマイナスやシンクロするような関係の総和によって、神経伝達、神経突起の伸長、神経の可塑性などといった複雑な中枢神経系の機能が可能になるのである。
 
もしDISC1遺伝子が障害されれば、そのDISC1遺伝子が参加しているネットワークの機能が障害されて、その結果、中枢神経機能に様々な影響や疾患(統合失調症など)を起こすことが推測されている。1つの遺伝子の異常であっても、いろんな影響が出る現象はこういったインタラクトームのネットワークから説明ができるだろう。
 
しかし、神が作った生命という高度なネットワークシステムである。DISC1という1つのメンバーがやられても、他のネットワークのメンバーが大丈夫であれば、お互いに代償し合い補完するようなバックアップシステムも必ず用意されているはずであろうから、発病に至るまでのそれほどまでの影響は出ないのかもしれない。
 
すなわち、ネットワークに参加している他の多くのメンバー(=多因子)も同時に冒されないと疾患としての症状は出ないのかもしれない。それが多因子遺伝疾患という特徴なのであろうか。

しかし、もし「ヴァッチェーズ」への抗体によって、そのネットワークを形成するインタラクトームのメンバーも同時にやられるのならば、それはDISC1ネットワーク自体も大きく機能不全を起こすことになり、もはやバックアップシステムも機能しなくなり、統合失調症を誘発してしまうことになることは容易に理解できる。
 
そこで、そのDISC1遺伝子とネットワークを形成している様々なインタラクトームのメンバーのアミノ酸配列にも「ヴァッチェーズ」が潜んでいないかを調べた。

すると、そのネットワークのメンバーの多くにも「ヴァッチェーズ」が含まれることが分かったのであった。(受容体同様に、インタラクトームに関しても、インタラクトームのメンバーに含まれていた「ヴァッチェーズ」がタンパク質の立体構造上で抗原決定基となるかまでは論文では未解析のままであるが)。

(風疹を例にした図。風疹の中のDISC1への「ヴァッチェーズ」は、DISC1インタラクトームのメンバーにも潜んでいるのだった。)
「ヴァッチェーズ」への抗体は、DISC1遺伝子のインタラクトームのメンバーにもダメージを与えて、DISC1ネットワークをも機能不全に陥れてしまう恐れがあるのであった。

ということは・・・

すなわち、ありふれた感染症によって、いったん「ヴァッチェーズ」への抗体ができれば、統合失調症の候補遺伝子がコードするタンパク質だけでなく、ドーパミンやグルタミン酸などの多くの受容体にも、さらに、統合失調症の候補遺伝子が関与するインタラクトームのネットワークにも影響を及ぼして、そのネットワーク自体をも機能不全に陥れて、その結果、統合失調症を起してしまう可能性があるのだった。

もし、妊娠中にウイルスが胎児に忍び込み、出産後もそのウイルスが生きながらえたら、それをやっつけようと免疫細胞が頑張って抗体を作り、その過程で「ヴァッチェーズ」の戦闘員をも認識する抗体を作るリンパ球(ヴァッチェーズ・バスター)が誕生すれば、「ヴァッチェーズ」は敵だと免疫システムに記憶されてしまい(=終生免疫)、その後、そのウイルス自体は免疫機能によっていったん全てが殲滅されたとしても、ヴァッチェーズ・バスターは健在であり、後に最初とは別の病原体であっても同じような「ヴァッチェーズ」の戦闘員を持つ病原体に感染したり、ストレスなどの何かの拍子で免疫機能が故障したりして、ヴァッチェーズ・バスターのクローンが作り出されれば(これがごく普通の終生免疫の機能である)、ヴァッチェーズをやっつけるはずが、DISC1タンパク質、神経伝達物質の受容体、インタラクトームネットワークまでをもやっつけてしまい、結果的に統合失調症として発症してしまうことになってしまうのであった。

(冬や早春に生まれる人間は5~8%統合失調症の頻度が高くなる。それはその時期にはインフルエンザなどのウイルス感染症が多いからだ。)
http://discovermagazine.com/2010/jun/03-the-insanity-virus#.UUqlThe-2Sq 

すなわち、統合失調症はある意味において感染症が引き金となる自己免疫疾患であるのだという仮説なのであった。

自己免疫疾患である抗NMDA受容体脳炎が統合失調症と同じような症状を呈することを考えれば、「ヴァッチェーズ」への抗体によっても、抗NMDA受容体脳炎のように統合失調症と同じような症状を引き起こす可能性があることはさらに容易に理解できる。

この仮説であれば、両親からの遺伝が全く関与していないような統合失調症の突然発症をも説明できる。両親の家系に全く統合失調症が存在していなくても子供が統合失調症を発病するようなケースは多々あるのだが、そういったケースの発病は感染症が引き金になって「ヴァッチェーズ」への抗体ができることで説明できるのであった。

さらに全く同じゲノムを持つはずの一卵双生児の統合失調症の一致率が100%ではない(およそ70%)ということも、たとえ一卵双生児であっても100%同じ病原体に感染する訳ではないということで説明できるかもしれない。

さらに、自己免疫仮説でしか説明できないことがある。それは、遺伝子だけの観点では、さらに、インタラクトームのネットワークだけからの観点からは、統合失調症の発病年齢が各個人によって様々に異なることが説明できないということである。

なぜ統合失調症は14・15歳~60・70歳もの発病年齢のタイムラグが生じるのであろうか。

しかし、「ヴァッチェーズ」への抗体が原因であれば、年齢とともにその抗体の量は増えていくであろうから(時間が長ければそれだけ感染の機会が増える)、増えた抗体の総量に比例して中枢神経系の障害の度合も大きくなっていき、抗体の総量がある一定のラインを超えた時に、もはやインタラクトームネットワークによるバックアップシステムも追いつかなくなり発病となるという風に解釈できる。

しかも、抗体が産生されていくスピードは病原体への暴露など各個人によって様々であり、その抗体の産生のスピードはまちまちである。すなわち抗体であるが故に、抗体産生の総量自体には必ず個人によるタイムラグが生じるのは必然であり、それが発病のタイムラグが必然的に生じることになると説明可能になるのである。

最後に、この論文では抗体の除去や、抗体の産生を促すような病原体の除去、妊婦へのワクチンの接種が治療となろうと述べられている。

病原体は抗生物質や抗ウイルス剤で除去が可能かもしれない。しかし抗体を全て除去するわけにはいかない(そのようなことをすれば、エイズのような免疫機能不全と同じ状態となる)。

いったいどうやって「ヴァッチェーズ」への抗体だけを除去すればいいのであろうか。

全種類の「ヴァッチェーズ」のペプチドを粒子状に組み込んだアフィニティカラムを作り、透析装置のようにアフィニティカラムに「ヴァッチェーズ」への特異的な抗体だけを吸着させて血液を浄化すれば可能かもしれない。しかしそんな装置が作れるのだろうか。

しかも、もしその抗体だけをうまく除去できても、「ヴァッチェーズ」が敵だと免疫システムに記憶されてしまっていれば(=「ヴァッチェーズ」への終生免疫)、再び抗体が作られてしまうはずだから、これではきりがないのではとも思える。

胎児の時に「ヴァッチェーズ」をなんらかの方法で体内に与えて、終生にわたり「ヴァッチェーズ」を敵とみなさいような、組織適合性抗原のような、「ヴァッチェーズ」への免疫寛容性(=「ヴァッチェーズ」への抗体は作らない)を獲得させない限り不可能のようにも思えるのであった。

しかし、「ヴァッチェーズ」配列が出産時に既に様々な自己の組織中に発現している訳であり、「ヴァッチェーズ」には既に免疫寛容性が獲得されていることも十分に考えられる。そうであれば、この仮説自体は根本から間違っていることにもなる。

もし、この論文の仮説が正しければ、インフルエンザが引き金になって統合失調症(それ以外の精神疾患などをも) が発病してしまう危険性があるのである。インフルエンザの予防接種は毎年しておくべきか、それとも、かえってワクチンのせいで「ヴァッチェーズ」への抗体を作ってしまい、感染予防にはなるが、精神疾患を発病する危険性を高めてしまうのか、いったいどうしたらいいのかと悩むばかりなのであった(もし、インフルエンザワクチン接種後に1か月以内に統合失調症が発病したケースがあれば、それはワクチンのせいということも否定はできません。)

 
はたして、この「ヴァッチェーズ」への抗体仮説は今後どのように展開していくのであろうか。
 

(統合失調症状を起こすインフルエンザを武器とするヴァッチェーズの面々)
ヴァッチェーズ


精神疾患の共通原因遺伝子を発見か?

統合失調症は遺伝子異常が関与しているだろうと昔から推測されている。そして発症率からは多因子遺伝疾患だろうとも推測されている。

その遺伝子を突きとめれば、統合失調症の治療に大きく役に立つのは言うまでもない。研究者には間違いなくノーベル賞が授与されることだろう。

では、その遺伝子を突きとめるにはどうしたらいいのだろうか。

かっては連鎖解析(リンケージ・スタディ linkage stady)という単一遺伝子疾患の遺伝子を解明するには最適な遺伝子解析の手法が、統合失調症でも用いられて、数え切れないほどのサンプルが調べられたのだったが、有意義な結果は何も提示はできなかった。それは連鎖解析という解析手法は多因子遺伝子疾患には不向きだったためである(統合失調症の陽性症状と陰性症状を概念化したあのCrow博士でさえも連鎖解析に手を出して失敗している。) 

(連鎖解析では統合失調症に関与している遺伝子を解明できなかった)

しかし、21世紀となり、多因子遺伝子疾患の原因遺伝子を解析する新しい解析手法が開発され、今では、その手法が用いられているのであった。ゲノムワイド関連分析Genome Wide Association Studyである。

(ゲノムワイド関連分析の具体的な手順については↓が分かり易い)

(ゲノムワイド関連分析の問題点は解析ソフトの精度のようだ)

統合失調症に関しては、ゲノムワイド関連分析の専用サイトがあり、これまでの成果が↓のサイトにまとめられている。すでにいくつもの候補となる遺伝子が解明されつつある。


しかし、精神疾患は統合失調症だけではない。うつ病、双極性障害、自閉症などの多くの疾患がある。

そこに目をつけた学者がおり、多くの精神疾患に共通する遺伝子が必ずあるだろうという仮説を立て、5つの精神疾患に共通する遺伝子をゲノムワイド関連分析にて炙り出すことに成功したという論文が今年の3月にRancetに掲載されたのであった。これには私も驚いた。

(自閉症、ADHD、双極性障害、大うつ病、統合失調症といった5大精神疾患に共通の遺伝子をゲノムワイド関連分析にて発見)

そもそも、多因子の遺伝子が絡んでいる疾患を解析するための分析手法であるゲノムワイド分析からの推測であるからして、1つの遺伝子を見つけたといってもその1つの遺伝子で全てが説明できる訳ではないのだが、全ての精神疾患は同じ遺伝子が共通してその症状形成に絡んでいる可能性は指摘できるかもしれない。 

こういった研究は、サンプルをたくさん集めさえすれば(これが一番大変かも)、後は技師や助手にサンプルを渡してDNAの塩基配列を機械に読み取らせて(教授はそんな雑用をしなくて全くよい)、有意差があるかどうかの複雑な解析も全てコンピューターがするのだろうから、マーカーさえしっかり選定して予想通りに当たれば(ここが競馬予想と同様のポイントか)、自分は遊んでいても結果はいずれ出てくるだろうし、まあ、そんなにすごい研究じゃないのだろうけど、とにかく当たれば万馬券同様にウハウハなことになろう。 うまくいけばノーベル賞も夢じゃない。

その候補の1つが、カルシウムチャンネルとのことであった。カルシウムチャンネルには、いろんなサブタイプがあるが、この論文で炙り出されたのは、L型電位依存性Caチャンネル(L-type voltage-gated calcium channel subunits, CACNA1CとCACNB2、Caチャンネルのα-1Cとβ2サブユニット)なのであった。 

しかし、既にこの研究の前に、CACNA1Cと精神疾患(統合失調症、双極性障害)や感情処理(→双極性障害やうつ病?)やワーキングメモリー(→自閉症やADHD?)の関連性を示唆する論文がいくつか出ており、まあ、研究者の予想通りの結果(デキレース?)かとは思えるのではあるが( 解析ソフトの精度は大丈夫なのだろうか)、↓の論文によれば、カルシウムチャンネル阻害剤が治療的価値を有するだろうとも述べられている。 

(CACNA1CはL型電位依存性カルシウムチャネルのα-1Cサブユニットをコードしており、統合失調症や双極性障害に関連する遺伝子である。CACNA1Cが障害されると感情処理やワーキングメモリーに障害が起きる)

論文では、Caチャンネル阻害剤、例えばワソラン(ベラパミル)が躁病に有効であったなどの報告は確かにあったが、これまでは注目されたことはなかった。しかし、これからはCaチャンネル阻害剤に注目していかねばならないと締めくくられていた。よく覚えていないけど、日本でも精神神経学会などでCaチャンネル阻害剤の有効例の報告がいくつかあったようにも思う。

(神経におけるL型Caチャンネルの機能は多彩である。神経細胞ではシナプスの可塑性や細胞内シグナル伝達機構などに関与。

http://jn.physiology.org/content/92/5/2633.full

カルシウムと神経伝達との関連性は大きい。今回はL型Caチャンネルであるが、もしN型Caチャンネルであれば、話は分かり易すくなる。たとえば、シナプス後部におけるカルシウムの濃度の上昇がシナプス小胞に貯められている神経伝達物質のシナプス間隙への放出の引き金になるため、多くの精神疾患でN型のCaチャンネルが十分に機能しなければ、シナプス後部内部にカルシウムがどんどん入ってきてしまい、神経伝達物質がどんどん放出され易い状態になるか、逆に、カルシウムが入ってこなくなり、なかなか神経伝達物質が放出されない状態になり、その結果、神経伝達の放出が増えて神経伝達過剰=統合失調症や躁病、神経伝達物質が放出されにくくなってモノアミン不足=うつ病、といった病態のイメージが描けるのであった。

しかし今回はL型であった。L型Caチャンネルの神経における機能に関してはまだ良く分かってはいないようだ。

結局、L型だから、L型に作用するCaチャンネル阻害剤で全ての精神疾患の症状が良くなるということになるのかと突っ込みたくなってくるのであるが、まあ、そんな安易に全ての精神疾患がCaチャンネル阻害剤で良くなることはないだろうとは思うけど(逆に悪化することもあるだろう)、Caチャンネル阻害剤を精神疾患の治療として投与したことも全くないし、全くの未知数のままなのであった。

血圧が高い人にはアムロジンなどのCaチャンネル阻害剤を向精神薬と同時に降圧剤として処方をしているが(全てのCaチャンネル阻害の降圧剤はL型にも作用する)、もしかして気づいていないだけで、Caチャンネル阻害剤にて精神状態も安定している患者様が、逆になかなか改善していない患者様がいるのかもしれない(これからはいろんな意味でCaチャンネル阻害剤に注意しておかねば・・・)。

まあ、L型Caチャンネルは多因子の1つであろうから、他の遺伝子も関与しているのであれば、そのため症状形成に寄与する%は100%ではないだろうし、その寄与率がかなり低ければ、Caチャンネル阻害剤の効果があったとしても、その症状の改善の程度はその遺伝子の寄与率にまでにとどまるだろうし、今後はL型Caチャンネルがどの程度症状の形成に寄与しているのかを明らかにしないと何とも言えないなと思うのであった。

なお、ファイザー製薬から発売されている抗てんかん薬のガバペンと疼痛性疾患の治療薬リリカは、Caチャンネルのα2δ-1サブユニットとα2δ-2にサブユニットに結合するため、結合する部位はα-1Cとβ2サブユニットではないものの、L型Caチャンネルにも作用すれば、様々な精神疾患の症状を緩和、まあ、少しは症状が軽くなるという程度かもしれませんが、改善効果が期待できるかもしれません。なお、リリカがN型には作用するというデータはありますが、L型にも作用するかどうかのデータはまだありません(疼痛の治療で処方したのですが、何となくリリカは疼痛以外の精神症状にまでも効いているのではと思えた患者様はいました。)

このRancet論文を見てファイザー製薬はウハウハかも^^;

Ca






リリカ






















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