研究成果報告書

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みさええいさか
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1 様式 C- 科学研究費補助金研究成果報告書研究種目 : 基盤研究 (C) 研究期間 :07-08 課題番号 : 研究課題名 ( 和文 ) 若年性大動脈解離性疾患の原因遺伝子の解析と探求平成 21 年 5 月 1 日現在研究課題名 ( 英文 ) Genetic analyses for juvenile-onset aortic aneurysms and dissections 研究代表者森崎裕子 (MORISAKI HIROKO) 国立循環器病センター研究所バイオサイエンス部室長研究者番号 :0351 研究成果の概要 : 研究期間中マルファン症候群及び Loeys-Dietz 症候群を含む若年性大動脈解離性疾患患者 169 例 ( マルファン症候群及び Loeys-Dietz 症候群 133 例若年性大動脈瘤または解離 36 例 ) のゲノム DNA 検体を収集し大動脈置換手術を受けた患者 50 例については摘出大動脈組織および血管平滑筋初代培養細胞より抽出した RNA を用いて遺伝子解析を行ったまたこれまでに収集した例のマルファン症候群及び類縁疾患の疑いの患者のうち臨床所見のそろった 135 例について現行の診断基準であるゲント基準との適合性を検討したところ現行の診断基準ではマルファン症候群と Loeys-Dietz 症候群を臨床的に鑑別できないことが明らかとなった他方遺伝子検査がこれらの疾患の診断において重要な役割を果たしていることも確認されたその他 FBN1 遺伝子変異を認めた発端者について遺伝子型と臨床型との相関を検討した若年性大動脈解離性疾患患者の新規疾患原因遺伝子の探索では非症候群性の若年性大動脈解離性疾患患者 ( 家族発症例または弧発例 )60 例中 9 例において ACTA2 遺伝子変異を同定しこれまでの候補遺伝子に比べてこの遺伝子の変異寄与率が大きいことが示唆された交付額 ( 金額単位 : 円 ) 直接経費間接経費合計 07 年度 1,700, ,000 2,210, 年度 1,800,000 50,000 2,30,000 年度年度年度総計 3,500,000 1,050,000,550,000 研究分野 : 医歯薬学科研費の分科細目 : 内科系臨床医学循環器内科学血管病態学キーワード : マルファン症候群 Loeys-Dietz 症候群遺伝性大動脈解離症候群遺伝子解析 1. 研究開始当初の背景マルファン症候群 (MFS) 遺伝性大動脈解離症候群 (TAAD) Loeys-Dietz 症候群 (LDAS) はいずれも若年性大動脈解離を高率に合併する遺伝性疾患群であり大動脈合併症の早期発見及び早期治療が生命予後を決定するともいえるマルファン症候群の診断は欧米人患者を元に設定された診断基準

2 に基づいた理学所見による診断が中心であるために本邦の患者への適応に問題のあることもありまた分子遺伝学的診断法とて不十分であるまたマルファン症候群以外の若年性大動脈解離症候群でも病変の発症機序から同様の治療効果が期待されるがこの場合理学的所見のみによる早期診断はしばしば困難である上原因遺伝子が未だ同定されていないものも多くこれらについての遺伝学的診断法は確立されていない 2. 研究の目的マルファン症候群 (MFS) 遺伝性大動脈解離症候群 (TAAD) Loeys-Dietz 症候群 (LDAS) を含む遺伝性若年性大動脈解離性疾患の遺伝的素因を明らかにし早期診断に役立てると主に TGF-β シグナル伝達を含めた発症機構の解明を目指す具体的にはを用いた遺伝学的解析による遺伝子型表現型相関解析マルファン症候群の日本人患者における診断基準の妥当性を検討するまた可能であれば (2) 若年性大動脈解離性疾患患者の血管組織における新規疾患原因遺伝子の探索 (3) 若年性大動脈解離性疾患患者の血管組織における TGF-β シグナル伝達に関わる遺伝子群の発現解析 () 若年性大動脈解離性疾患患者の血管平滑筋由来初代培養細胞における TGF-β 刺激に対する応答性の解析も行う 3. 研究の方法を用いた遺伝学的解析による遺伝子型表現型相関解析患者末梢血リンパ球から抽出したゲノム DNA を用い FBN1, FBN2, TGFBR1, TGFBR2, GLUT10, 遺伝子の変異解析を行うまた大動脈置換手術を受けた患者の摘出大動脈組織およびこれより初代培養分離した血管平滑筋細胞から抽出した RNA を用いて上記遺伝子および COL3A1(Ehlers Danlos 症候群 Ⅳ 型 ) MYH( 血管平滑筋特異的 myosin heavy chain) の RT-PCR 解析を行い各患者における遺伝子変異の包括的な解析を行うまたまた遺伝子解析を行った患者の詳細な臨床データの採集も同時に行い genotype-phenotype 相関解析を行う (2) 若年性大動脈解離性疾患患者の血管組織における新規疾患原因遺伝子の探索新規遺伝子としてはまず家族例よりすでに報告のある 5q13 q23 16p13 等に存在する遺伝子を候補として解析を進める. 研究成果 07 年月から 08 年 3 月までに当院及び協力医療機関を受診したマルファン症候群及び Loeys-Dietz 症候群を含む若年性大動脈解離性疾患患者 169 名 ( マルファン症候群及び Loeys-Dietz 症候群 133 例若年性大動脈瘤または解離 36 例 ) の検体を収集し遺伝子解析を行ったまた大動脈置換手術を受けた患者 50 例について摘出大動脈組織より血管平滑筋細胞を初代培養分離し将来の解析に備えて細胞ストックを作成するとともに遺伝子解析も行ったを用いた遺伝学的解析 (FBN1, FBN2, TGFBR1, TGFBR2 による遺伝子型表現型相関解析 1 臨床的にマルファン症候群あるいは Loeys-Dietz 症候群が疑われた症例 163 例中 93 例で FBN1 遺伝子変異 3 例で TGFBR1 遺伝子変異 6 例で TGFBR2 遺伝子変異 1 例で COL3A1 遺伝子変異 1 例で FBN2 変異を同定した ( 臨床所見の再検討の結果 COL3A1 遺伝子変異例は Ⅳ 型 Ehlers-Danlos 症候群 FBN2 遺伝子変異例は Beals 症候群であることが判明 ) GLUT10 遺伝子 ACTA2 遺伝子には変異を認めなかった 2 症候群性大動脈疾患以外の若年性大動脈瘤または解離を発症した 36 例の解析では 1 例で TGFBR2 遺伝子変異を検出した 3 臨床型と遺伝子型との相関の検討これまでに収集した例のマルファン症候群あるいは Loeys-Dietz 症候群疑いの患者のうち臨床所見のそろった 135 例 ( うち発端者 105 例 ) について遺伝子型と表現型の検討を行った (excluding genetic criteria) N=50 N= N=61 図 1. ゲント診断基準との適合性 8 N= 7 26 no mutation TGFBRs FBN1 N=25 N=15 all probands all probands all probands all probands all fulfilled Ghent not fulfilled Ghent not enough information FBN1 mutation 76 (71)% 8 (85)% 69 (60)% 76 (67)% (%) all (probands)%

3 1 not enough information Clinical Including based genetic criteria not fulfilled Ghent fulfilled Ghent 図 2. 遺伝項目を含めた場合のゲント基準との適合性まず現行の診断基準であるゲント基準との適合性を検討した遺伝項目を除外して臨床所見を検討したときゲント基準を満たした症例では 8% で FBN1 遺伝子の変異を検出したが一方 Loeys-Dietz 症候群の原因遺伝子である TGFB 受容体の変異も 8% の症例で認めた ( 図 1) これより現行の診断基準ではマルファン症候群と Loeys-Dietz 症候群を臨床的に鑑別できないことが明らかとなったこれらの 2 疾患は経過や予後治療法の選択においても異なるため新規の診断基準の設定が望まれるまた FBN1 遺伝子変異を認めた症例のうちゲント基準を満たしたのは 50% にすぎなかった一方遺伝子解析の結果を遺伝項目として再検討したところ遺伝項目の追加により FBN1 遺伝子変異を認めた症例の約 90% がゲント基準を満たしていたこの結果は遺伝子診断が診断において重要な役割を果たしていることを示唆している ( 図 2) 骨格系基準では FBN1 遺伝子変異を認めた症例の 70% で罹患 ( 大症状 2 以上または大症状 1+ 小症状 2) を認めたが大症状という大基準を満たす症例は 15% であった骨格系の基準は欧米人の計測結果に基づく基準値であり日本人にはそのままでは当てはまらないことは従前より指摘されていたが実際成人例について指間長 : 身長 > 1.05 を調べたところ 1.05 の基準値を超える症例は FBN1 変異例の 16% にすぎず一方 13% の症例では 1.00 以下であったことより日本人における基準作りの必要性が示唆された心血管系大基準を満たす症例は FBN1 遺伝子変異例の 77% 眼系大基準は変異例の 32% 硬膜大基準は変異例の % であった Clinical Including based genetic criteria % of all (of tested) All Probands 1 (50)% 77 (90)% 52 (60)% 8 (90)% PTC (39%) Missense Missense 18 (51%) In/del (8%) PTC 29 large deletion 8 Cysteine (PTC: Premature Termination Codon) 図 3.FBN1 遺伝子型別頻度 FBN1 遺伝子変異はミスセンス変異特にシステイン残基に関連した変異が多く dominant negative 効果による病態であると従来は考えられていたが最近では haplo-insufficiency が本質であろうと考えられるようになってきたそこで変異をミスセンス変異 ( システイン関与有り関与なし ) 広範囲 (1 エクソン以上 ) の inframe 欠失早期停止型変異 (PTC 変異 :Nonsense mediated decay により haplo-insufficiency を引き起こす ) に分けて頻度と臨床所見を検討した FBN1 遺伝子変異を認めた発端者で検討すると変異型分類ではミスセンス変異は 51% であり早期停止型変異は 39% と従来考えられていた以上に早期停止型変異が多かった ( 図 3) 重症度には変異型による有意な差は認めなかったがシステインが関与したミスセンス変異を有する患者群で水晶体亜脱臼の合併頻度が有意に高かった (2) 若年性大動脈解離性疾患患者の血管組織における新規疾患原因遺伝子の探索 1ACTA2 遺伝子の解析 07 年に家族性胸部大動脈瘤の原因遺伝子として血管平滑筋アクチンをコードする ACTA2 遺伝子が同定されたこの結果を受けて当研究室に蓄積された若年性大動脈解離性疾患患者の検体のうちこれまでの解析で遺伝子変異が同定されていない患者 97 例について ACTA2 遺伝子の解析を行った臨床的にマルファン症候群あるいは Loeys-Dietz 症候群が疑われた症例でこれまでに変異の検出されていない患者検体 37 例の解析では有意な変異は認められなかったが非症候群性の若年性大動脈解離性疾患患者 ( 家族発症例または弧発例 )60 例の解析において 9 例 ( うち発端者 6 例 ) において ACTA2 遺伝子変異を同定した家族発症例に限れば家系中家系 (21%)

4 で ACTA2 遺伝子変異が同定されたことになりこれまでの候補遺伝子に比べてこの遺伝子の変異寄与率が大きいことが示唆されたまた家族発症例に限らず弧発例 26 例の解析でも 2 例 (7.7%) で変異を認めたまた家族例の解析では遺伝子型と表現型の concordance には矛盾は見られなかったが変異を有していても大動脈所見を認めない症例も認められ遺伝的浸透率は 100% ではないことが明らかとなった ( 論文投稿中 ) 2 その他の候補遺伝子の解析以上に挙げた遺伝子以外にも従来より遺伝性大動脈解離の責任領域とされている q23 16p13 の各領域の候補 2 遺伝子について遺伝子解析を進めているが現時点で新たな原因遺伝子の同定には至っていない 5. 主な発表論文等 ( 研究代表者研究分担者及び連携研究者には下線 ) 雑誌論文 ( 計 5 件 ) 1. Akutsu K, Morisaki H, Takeshita S, Ogino H, Higashi M, Okajima T, Yoshimuta T, Tsutsumi Y, Nonogi H, and Morisaki T, Characteristics in phenotypic manifestations of genetically proved marfan syndrome in a Japanese population. Am J Cardiol. 103(8): p. 6-8.(09). 査読有 2. Yamawaki T, Nagaoka K, Morishige K, Sadamatsu K, Tashiro H, Yasunaga H, Morisaki H, and Morisaki T, Familial thoracic aortic aneurysm and dissection associated with marfan-related gene mutations: case report of a family with two gene mutations. Intern Med. 8(7): p (09). 査読有 3. 森崎裕子森崎隆幸, Marfan 症候群 - 遺伝子変異治療法についての最近の知見. 日本小児循環器学会雑誌.(09). (in press) 査読有. Matsuo K, Matsuo A, Morisaki H, Morisaki T, Shiono Y, Nakanishi N, Yamaguchi S, Nishibori Y, Inoue E, Tanaka T, Fujita H, Kitamura M, Ko E, and Katsura K, [A case of Loeys-Dietz syndrome demonstrating early postoperative recurrence of aortic regurgitation]. J Cardiol Jpn Ed. 2(1): p (08). 査読有 5. Akutsu K, Morisaki H, Takeshita S, Sakamoto S, Tamori Y, Yoshimuta T, Yokoyama N, Nonogi H, Ogino H, and Morisaki T, Phenotypic heterogeneity of Marfan-like connective tissue disorders associated with mutations in the transforming growth factor-beta receptor genes. Circ J. 71(8): p (07). 査読有学会発表 ( 計 9 件 ) 1 森崎隆幸森崎裕子 Significance of Comprehensive Genetic Analysis of Syndromatic and Non-syndromatic Aortic Aneurysm and Dissection 日本循環器学会 09 年 3 月 21 日大阪 2 森崎裕子 FBN1 遺伝子の同義置換型一塩基変異により生じた異所性スプライス供与部位によるスプライシング異常分子生物学会 08 年 12 月 9 日神戸 3 Hiroko Morisaki Comprehensive genetic analysis and thorough evaluation of phenotypes according to Ghent criteria in 135 Japanese patients with suspected Marfan syndrome. the American Society of Human Genetics 08 年月 1 日フィラデルフィア ( 米国 ) 森崎裕子 FBN1 遺伝子の同義置換型一塩基変異により生じた異所性スプライス供与部位によるスプライシング異常により発症した非典型マルファン症候群の一症例臨床遺伝研究会 08 年 9 月 28 日横浜 5 森崎裕子若年発症の大動脈瘤解離患者における遺伝子解析と臨床像の検討日本人類遺伝学会 08 年 9 月 28 日横浜 6 森崎裕子マルファン症候群類縁疾患の遺伝子解析と臨床症状の検討日本心臓病学会 08 年 9 月 8 日東京 7 森崎裕子 Marfan 症候群 - 遺伝子変異治療法についての最近の知見小児循環器学会 08 年 7 月 2 日郡山 8 森崎裕子マルファン症候群等若年性大動脈解離性疾患の原因遺伝子の解析分子生物学会 07 年 12 月 13 日横浜 9 森崎裕子脳動静脈瘻の合併を認めた Loeys-Dietz 症候群の一例臨床遺伝研究会 07 年 9 月 13 日東京図書 ( 計 3 件 ) 1. 森崎裕子, メディカルトリビューン社臨床脈管学マルファン症候群 (09). (in press) 2. 森崎裕子森崎隆幸, マルファンネットワークジャパンマルファン症候群ガイドブックマルファン症候群の遺伝子解析 (08). p 森崎隆幸森崎裕子中外医学社 Annual Review 循環器 08 マルファン症候群と TGFbeta シグナル

5 (08) p 産業財産権なし出願状況 ( 計 0 件 ) 取得状況 ( 計 0 件 ) その他なし 6. 研究組織 (1) 研究代表者森崎裕子 (MORISAKI HIROKO) 国立循環器病センター研究所バイオサイエンス部室長研究者番号 :0351 (2) 研究分担者なし (3) 連携研究者森崎隆幸 (MORISAKI TAKAYUKI) 国立循環器病センター研究所バイオサイエンス部部長研究者番号 : () 研究協力者圷宏一 (AKUTSU KOICHI) 日本医科大学集中治療室助教研究者番号 : 荻野均 (OGINO HITOSHI) 国立循環器病センター心臓血管外科医長研究者番号 :39321

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<4D F736F F D DC58F4994C FA95748B4C93FC816A817A938C91E B838C A838A815B F7A8AC28AED93E089C8816A2E646F63> 2018 年 6 月 4 日東京大学医学部附属病院国立研究開発法人日本医療研究開発機構マルファン症候群の原因遺伝子 FBN1 の変異型が大動脈瘤解離症の進展に及ぼす影響について 1. 発表者 : 武田憲文 ( 東京大学医学部附属病院循環器内科助教 [ 特任講師 ( 病院 )]) 犬塚亮 ( 東京大学医学部附属病院小児科 / 東京大学大学院医学系研究科小児科学専攻講師 ) 小室一成 ( 東京大学医学部附属病院循環器内科