薬剤師業務におけるゲノム情報に基づいた 個別化医療の発展に関する研究
本論文は2014年北海道薬科大学における博士(薬学)の 学位取得のために提出し受理されたものである 。
守 屋 寛 之
i
目 次
緒 言 1
第 1 章 健 常 日 本 人 に お け る UGT1A1 お よ び FCGR 遺 伝 子 の SNP と CNV 解 析 7
第 1 節 序 論 7
第 2 節 方 法 8
第 1 項 対 象 8
第 2 項 ゲ ノ ム DNA の 抽 出 8
第 3 項 SNPs の 遺 伝 子 型 の 判 定 9
1 ) UGT1A1 遺 伝 子 9
2 ) FCGR 遺 伝 子 9
第 4 項 CNV の 判 定 10
第 5 項 統 計 解 析 10
第 3 節 結 果 11
第 1 項 遺 伝 子 型 の 判 定 お よ び 既 報 の 健 常 人 と の ア レ ル 頻 度 の 比 較 11
第 2 項 CNV の 判 定 お よ び 既 報 の 健 常 人 と の 頻 度 の 比 較 12
第 4 節 考 察 15
第 5 節 小 括 18
第 2 章 個 別 化 医 療 に お け る UGT1A1 遺 伝 子 変 異 の 重 要 性 の 精 査 ( 1) - 健 常 人 の 血 清 総 ビ リ ル ビ ン 値 に 対 す る 影 響 - 19
第 1 節 序 論 19
第 2 節 方 法 20
第 1 項 対 象 20
第 2 項 ゲ ノ ム DNA の 抽 出 と 血 清 総 ビ リ ル ビ ン 値 の 測 定 法 20
第 3 項 SNPs の 遺 伝 子 型 の 判 定 20
第 4 項 統 計 解 析 20
第 3 節 結 果 23
ii
第 4 節 考 察 27
第 5 節 小 括 30
第 3 章 個 別 化 医 療 に お け る UGT1A1 遺 伝 子 変 異 の 重 要 性 の 精 査 ( 2) ‐ 婦 人 科 領 域 に お け る イ リ ノ テ カ ン に よ る 重 篤 な 好 中 球 減 少 と の 関 連 - 31
第 1 節 序 論 31
第 2 節 方 法 32
第 1 項 患 者 32
第 2 項 SNPs の 遺 伝 子 型 の 判 定 33
第 3 項 統 計 解 析 33
第 3 節 結 果 34
第 1 項 患 者 の 特 徴 34
第 2 項 UGT1A1 と ABCG2 の 遺 伝 子 型 の 人 数 と ア レ ル 頻 度 34
第 3 項 ANC nadir と CPT-11 の 総 投 与 量 、 UGT1A1 お よ び ABCG2 遺 伝 子 型 と の 関 係 35
第 4 項 G4 の 好 中 球 減 少 と 患 者 特 徴 、 UGT1A1 お よ び ABCG2 遺 伝 子 型 と の 関 連 35
第 4 節 考 察 41
第 5 節 小 括 44
第 4 章 開 局 薬 剤 師 に 対 す る ゲ ノ ム 薬 学 に 関 す る ア ン ケ ー ト 調 査 45
第 1 節 序 論 45
第 2 節 方 法 46
第 1 項 調 査 の 対 象 お よ び 方 法 46
第 2 項 調 査 項 目 46
第 3 項 分 析 方 法 47
第 4 項 倫 理 的 配 慮 48
第 3 節 結 果 49
第 1 項 回 答 者 の 属 性 49
iii
第 2 項 ア ン ケ ー ト 結 果 49
第 4 節 考 察 55
第 5 節 小 括 59
総 括 60
謝 辞 61
参 考 文 献 62
略 語 表 76
1
緒 言
薬 物 の 感 受 性 や 代 謝 能 は 患 者 ご と に 大 き く 異 な り 、こ れ は 一 塩 基 多 型( SNP)
の よ う な 種 々 の 遺 伝 子 変 異 や 遺 伝 子 発 現 な ど の 遺 伝 的 多 様 性 が そ の 要 因 の ひ と つ で あ る
1 )。他 方 で 医 薬 品 の 適 正 使 用 に お け る 最 終 的 な ゴ ー ル は 、患 者 個 々 の 背 景 や 病 態 に 適 し た 個 別 化 医 療 の 実 践 に あ る は ず で あ る 。し た が っ て 、こ の 実 践 の た め に は 医 薬 品 の 物 理 化 学 的・薬 理 学 的 な 特 徴・特 性 の み な ら ず 、先 に 示 し た 遺 伝 的 要 素 や 種 々 の バ イ オ マ ー カ ー を 用 い な が ら 薬 物 治 療 の 成 果 を 個 別 に 評 価 し 、個 々 の 患 者 に「 最 少 の 副 作 用 の も と に 最 大 の 効 果 」を 引 き 出 す 必 要 が あ る 。
そ の 一 方 、 約 10 年 前 に ヒ ト ゲ ノ ム 計 画 に よ る 全 ゲ ノ ム 塩 基 配 列 の 解 読 完 了 が 宣 言 さ れ 、こ の 成 果 か ら“ ゲ ノ ム 情 報 に 基 づ く ”医 療 が 注 目 さ れ る よ う に な っ た
2 )。ま た 、ゲ ノ ム 解 析 技 術 の 目 覚 ま し い 進 歩 に よ り 、個 人 の 遺 伝 子 型 の 判 定 や 遺 伝 子 発 現 プ ロ フ ァ イ ル の 確 認 等 が 容 易 に な っ て い る 。 こ れ ら に よ っ て 、 疾 患 感 受 性 遺 伝 子 の 探 索 や ゲ ノ ム 薬 理 学 な ど の 分 野 に お け る 研 究 が 盛 ん に 行 わ れ る こ と と な り 、そ の 研 究 成 果 が 次 々 と 多 数 報 告 さ れ て い る 。こ れ か ら も 明 ら か な よ う に 、個 人 の ゲ ノ ム 情 報 を も と に 行 う 個 別 化 医 療 の 実 現 に 向 い た 大 き な 潮 流 は 、 も は や 全 世 界 的 な も の で あ る と 言 っ て も 過 言 で は な い 。
ま た 、近 年 の ゲ ノ ム 科 学 の 進 展 に よ る 分 子 標 的 薬 の 開 発 や 臨 床 応 用 を は じ め 、 遺 伝 子 多 型 診 断 法 の 承 認 に よ る 医 薬 品 添 付 文 書 の 改 訂 な ど の よ う に 、こ の よ う な 流 れ は 薬 剤 師 を 取 り 巻 く 医 療 環 境 を 徐 々 に 変 化 さ せ て い る 。 し か し な が ら 、 個 別 化 医 療 は ま だ 過 渡 期 に あ り 、今 後 、明 ら か に さ れ る 未 知 の 事 象 だ け で は な く 、 現 実 に は 、 い ま だ 検 証 が 必 要 な 課 題 も 多 い の も 事 実 で あ る 。 し た が っ て 、 ゲ ノ ム 科 学 の 分 野 に お け る 研 究 成 果 の さ ら な る 積 み 重 ね が 、将 来 の 個 別 化 医 療 の 実 現 に つ な が っ て い く も の と 考 え ら れ る 。
こ の よ う な ゲ ノ ム 情 報 に 基 づ く 個 別 化 医 療 の 実 現 へ 向 け 、我 々 薬 剤 師 も 薬 物
の 効 果 や 副 作 用 発 現 に お け る 個 体 差 解 明 に 惜 し ま ず 助 力 す べ き で あ る 。こ の 解
明 の た め に は 、薬 物 の 代 謝 酵 素 、ト ラ ン ス ポ ー タ ー や 受 容 体 な ど を コ ー ド す る
種 々 の 薬 物 感 受 性 遺 伝 子 に お け る SNPs な ど の 変 異 頻 度 情 報 を 多 方 面 か ら 集 積
し 、 精 査 ・ 評 価 す る こ と が 必 須 で あ る 。 そ の 代 表 的 な 例 を Table 1 に 示 す が 、
2
そ の 中 の 著 名 な も の に は 、生 体 内 物 質 で あ る ビ リ ル ビ ン や 抗 が ん 剤 で あ る イ リ ノ テ カ ン( CPT-11 )の グ ル ク ロ ン 酸 抱 合 を 担 う UGT1A1 遺 伝 子 に お け る 2 つ の 変 異( *6 お よ び *28)が あ る 。こ れ ら の 変 異 型 ホ モ 接 合 体( *6/*6 お よ び *28/*28)
は 、体 質 性 黄 疸 で あ る Gilbert 症 候 群 の 発 症
3 -5 )や 、 CPT-11 に よ る 重 篤 な 好 中 球
減 少 の 発 現 に 関 与
6 -1 7 )す る こ と が 知 ら れ て い る 。 し か し な が ら 、 UGT1A1 遺 伝
子 の ヘ テ ロ 接 合 体( *1/*6,*1/*28 お よ び *6/*28)が 及 ぼ す こ れ ら の 基 質 に 対 す
る 影 響 に つ い て の 研 究 者 の 見 解 は 一 致 せ ず 、ま だ 議 論 の 余 地 が 残 っ て い る 。こ
の 変 異 に 代 表 さ れ る よ う に 、多 く の 場 合 、変 異 型 ホ モ 接 合 体 と 比 較 し 、ヘ テ ロ
接 合 体 の 薬 物 応 答 性 に お け る 個 人 差 の 検 討 は 不 十 分 で 、こ の こ と は ゲ ノ ム 情 報
に 基 づ く 個 別 化 医 療 実 現 に 向 け て 解 明 す る 必 要 が あ る 課 題 の ひ と つ で あ る 。
3 Table 1 代表的な薬物感受性遺伝子と薬物の応答性への影響
遺伝子名 薬剤のカテゴリー・薬物名 影響がみられる事象
1. チトクロームP450遺伝子
CYP2B6 エファビレンツ 抗ウイルス作用の応答性
CYP2D6 メトプロロール、プロプラノロール 血圧低下作用の上昇
コデイン 鎮痛作用の低下
タモキシフェン 乳がんの進行
CYP2C9 トルブタミド 低血糖発作の上昇
フェニトイン 脳症状の上昇
ワルファリン 出血傾向の上昇
トリアゾラム 中枢抑制作用の増強
シクロスポリン 腎毒性発現の上昇
CYP2C19 プロトンポンプ阻害薬 胃内pHの上昇効果の増強
ピロリ菌除菌率の増加 胃潰瘍治療効果の増加
ジアゼパム 中枢抑制作用の増強
2. 他の代謝酵素遺伝子
UGT1A1 イリノテカン 重篤な好中球減少発現の増加
ニロチニブ 高ビリルビン血症
DPD
5-FU系抗がん剤毒性発現の増加
TPMT メルカプトプリン系抗がん剤 毒性発現の増加
3. トランスポーター遺伝子
SLCO1B1 レバグリニド 血漿中グルコースの低下
プラバスタチン コレステロール合成能の阻害
ABCB1 (MDR1)
HIV治療薬抗ウイルス作用の応答性、CD4細胞の回復
シクロスポリン 腎毒性発現
ABCG2 (BCRP) イリノテカン 重篤な好中球減少発現の増加
OCT1 メトホルミン 血漿中グルコースの低下
4. 薬物受容体遺伝子
e
2アドレナリン受容体
e2刺激薬 気管支拡張作用、心血管作用など ドパミン受容体(D
2、D
3、D
4) 抗精神病薬(ブロムペリドール) 抗精神病作用
エストロゲン受容体α エストロゲン 骨密度上昇、HDL上昇など
ビタミンD受容体 活性型ビタミンD
3くる病改善効果
上皮成長因子受容体(EGFR )
EGFRチロシンキナーゼ阻害薬抗腫瘍効果の変化など Fcγ受容体(FCGR ) リツキシマブ、トラスツズマブ 抗腫瘍効果の変化
セツキシマブ
5. その他遺伝子NAT2 イソニアジド 肝障害
VKORC1 ワルファリン 出血傾向の上昇
アンジオテンシン変換酵素(ACE)
ACE阻害薬(エナラプリル)血圧の低下、腎保護作用など
IL28B ペグインターフェロン・リバビリン療法 抗ウイルス作用の応答性
4
ま た 近 年 、ゲ ノ ム 上 の 1,000 塩 基 以 上 の ま と ま っ た 塩 基 配 列 が 広 範 囲 で 欠 失 や 重 複 ・ 挿 入 す る コ ピ ー 数 多 型 ( CNV) の 存 在 が 知 ら れ た
1 8 )( Fig. 1 )。 こ の CNV は 、 ヒ ト ゲ ノ ム 上 の 1 割 以 上 を 占 め る 大 規 模 な 範 囲 で 起 こ っ て い る こ と か ら 、SNP と 同 様 に 種 々 の 表 現 型 に 影 響 を 及 ぼ し 、多 く の 疾 患 感 受 性 や 薬 物 反 応 性 な ど に 関 与 す る こ と が 示 唆 さ れ て い る
1 9 -2 2 )。し た が っ て 、薬 物 の 応 答 性 に お け る 個 人 差 を ゲ ノ ム 薬 理 学 的 な ア プ ロ ー チ か ら 解 明 す る た め に は 、 SNP の み な ら ず CNV 情 報 に つ い て の 多 方 面 の 収 集 も 必 要 で あ る 。 し か し な が ら 、 こ れ ら SNP や CNV の 発 現 頻 度 は 人 種 や 民 族 の 間 で 異 な り 、こ の こ と は 人 種 や 民 族 独 自 の SNP や CNV 情 報 収 集 の 重 要 性 を 示 唆 さ せ る 。し た が っ て 、日 本 人 に お け る 種 々 薬 物 感 受 性 遺 伝 子 の SNP や CNV の 発 現 頻 度 の 集 積 と 精 査 ・ 評 価 が 、 本 邦 に お け る ゲ ノ ム 情 報 に 基 づ い た 個 別 化 医 療 の 基 盤 構 築 上 な く て は な ら な い 。
Fig. 1 コ ピ ー 数 多 型 ( CNV ) の 概 念 図
5
一 方 で 、が ん 化 学 療 法 と そ の 支 持 療 法 、緩 和 ケ ア な ど に 薬 剤 師 が 携 わ る 機 会 が 今 後 さ ら に 増 加 す る こ と は 明 ら か で あ る 。こ の よ う な 状 況 の 中 、薬 剤 師 自 身 が 薬 物 治 療 の 個 別 化 に つ い て の 理 解 を 深 め 、積 極 的 に 参 画 し な け れ ば な ら な い こ と も 周 知 の 事 実 で あ る 。そ の 反 面 、個 別 化 医 療 へ 密 接 に 関 わ る 薬 理 遺 伝 学 や ゲ ノ ム 薬 理 学 な ど に つ い て 、現 在 実 務 に 携 わ る 薬 剤 師 に お け る 知 識 の 深 さ や 理 解 度 に つ い て の 詳 細 は 不 明 で あ る 。ま た 、こ の よ う な 医 療・社 会 環 境 の 変 化 に 伴 い 、 日 本 薬 学 会 が 2002 年 に 掲 げ た 薬 学 教 育 モ デ ル ・ コ ア カ リ キ ュ ラ ム に お い て 、個 別 化 医 療 に 関 す る 項 目 が 明 示 さ れ( Fig. 2)、大 学 に お い て も ゲ ノ ム 関 連 科 目 が 教 育 さ れ る よ う に な っ た 。し か し な が ら 、大 学 に お け る ゲ ノ ム 関 連 科 目 の 教 育 効 果 と 卒 業 後 の 薬 剤 師 の ゲ ノ ム 情 報 と 個 別 化 医 療 に 関 す る 認 識 、お よ び そ の 認 識 と 薬 剤 師 業 務 と の 関 係 は 知 ら れ て い な い 。
Fig. 2 薬 学 教 育 モ デ ル ・ コ ア カ リ キ ュ ラ ム ( 2002 年 ) の 抜 粋
6
こ れ ら を 背 景 と し て 、本 研 究 は 以 下 に つ い て 検 討 を 行 う こ と と し た 。そ れ ら
は 日 本 人 で 不 足 し て い る と 考 え ら れ る UGT1A1 遺 伝 子 と FCGR 遺 伝 子 の SNPs
お よ び CNV の 情 報 に つ い て の 収 集・検 証
2 3 )( 第 1 章 )、UGT1A1 遺 伝 子 変 異 と
健 常 人 に お け る 血 清 ビ リ ル ビ ン 値 の 変 動 と の 関 係
2 4 )( 第 2 章 ) お よ び 婦 人 科
が ん 患 者 に お け る CPT-11 の 低 用 量 レ ジ メ ン に よ る 重 篤 な 好 中 球 減 少 発 現 の 個
人 差 と の 関 連
2 5 )( 第 3 章 ) の ヘ テ ロ 接 合 体 を 含 め た 検 証 で あ る 。 さ ら に 、 こ
の よ う な ゲ ノ ム 情 報 に 基 づ く 個 別 化 医 療 の 臨 床 応 用 が 進 ん で い る 中 、個 別 化 医
療 に 関 わ る 薬 理 遺 伝 学・ゲ ノ ム 薬 理 学 の 知 識 や 意 識 、お よ び 大 学 に お け る ゲ ノ
ム 関 連 科 目 の 教 育 効 果 に つ い て 開 局 薬 剤 師 を 対 象 に 検 討 を 行 っ た
2 6 )( 第 4 章 )。
7
第 1 章 健 常 日 本 人 に お け る UGT1A1 お よ び FCGR 遺 伝 子 の SNP と CNV 解 析
第 1 節 序 論
緒 言 で 述 べ た 通 り 、 UGT1A1 遺 伝 子 は ビ リ ル ビ ン や CPT-11 な ど の グ ル ク ロ ン 酸 抱 合 を 担 う UGT1A1 を コ ー ド し て い る 。 こ の UGT1A1 の グ ル ク ロ ン 酸 抱 合 能 の 遺 伝 的 な 低 下 を 引 き 起 こ す 原 因 は 、*6 や *28 な ど の 変 異 で あ る 。こ れ ら の ア レ ル 頻 度 に は 人 種 差 が 存 在 し 、日 本 人 を 含 む ア ジ ア 人 の *28 の ア レ ル 頻 度 は 白 人 や 黒 人 よ り も 低 い
3 , 2 7 )。 し か し 、 *6 は 日 本 人 を 含 む ア ジ ア 人 種 に 認 め ら れ る 特 徴 的 な 変 異 で 、 白 人 や 黒 人 に は 稀 で あ る
3 , 2 7 )。 こ の よ う に 、 UGT1A1 遺 伝 子 に お け る SNPs の 発 現 頻 度 は 人 種 に よ っ て 異 な っ て い る 。 他 方 、 こ れ ら SNPs と 同 様 に 基 質 の 表 現 型 に 影 響 を 及 ぼ す 可 能 性 の あ る CNV の 存 在 は 、こ の UGT1A1 遺 伝 子 領 域 に お い て 現 在 報 告 が 見 当 た ら な い 。し た が っ て 、日 本 人 の 健 常 人 に お い て UGT1A1 遺 伝 子 の SNPs に 加 え 、 CNV の 存 在 を 確 認 す る こ と は 、 日 本 人 独 自 の UGT1A1 遺 伝 子 構 造 の 解 明 の た め に 意 義 が 大 き い こ と と 考 え ら れ る 。
一 方 、 免 疫 グ ロ ブ リ ン G の γ鎖 の Fc 領 域 に 特 異 的 に 結 合 す る FcγR は 、 こ の 免 疫 細 胞 の 機 能 と 密 接 に 関 与 し 、免 疫 応 答 を 調 節 し て い る 。こ の う ち 、低 親 和 性 の 受 容 体 で あ る Fcγ RIIa
2 8 )お よ び Fcγ RIIIa
2 9 )を コ ー ド す る FCGR2A お よ び FCGR3A 遺 伝 子 に は 、そ れ ぞ れ rs1801274 ( A>G; H131R)お よ び rs396991 ( T>G ; F158V ) の ア ミ ノ 酸 置 換 を 伴 う 非 同 義 な SNPs の 存 在 が 知 ら れ て い る
3 0 -3 4 )。 こ れ ら は 抗 体 の Fc 領 域 と の 結 合 親 和 性 を 変 化 さ せ る 機 能 的 な SNPs で 、 そ の 親 和 性 の 強 さ の 程 度 は 、 Fc γRIIa が H131 > R131、お よ び Fcγ RIIIa が F158 < V158 で あ る こ と が 報 告 さ れ て い る
3 1 , 3 5 , 3 6 )。さ ら に 、こ れ ら の SNPs は 、全 身 性 エ リ テ マ ト ー デ ス ( SLE ) の よ う な 自 己 免 疫 疾 患 の 発 症 リ ス ク
3 7 -3 9 )や 、 リ ツ キ シ
マ ブ
4 0 -4 3 )、 ト ラ ス ツ ズ マ ブ
4 4 , 4 5 )お よ び セ ツ キ シ マ ブ
4 6 -4 8 )な ど の が ん 抗 体 医 薬
に お け る 反 応 性 の 個 人 差 に 関 連 す る こ と が 報 告 さ れ て い る 。し か し な が ら 、こ
れ ら の 知 見 に 関 す る 一 貫 し た 見 解 は ま だ 得 ら れ て い な い だ け で な く 、こ れ ら の
SNPs の 頻 度 情 報 に つ い て の 日 本 人 に お け る 検 討 も 僅 か で あ る
3 4 )。 他 方 、
FCGR2A お よ び FCGR3A が 位 置 す る 遺 伝 子 座 ( 1q23 ) に は CNV の 存 在 が 知 ら
8
れ
3 3 , 4 9 -5 2 )、こ の CNV は SLE の よ う な 自 己 免 疫 疾 患 の 発 症 に お け る リ ス ク フ ァ
ク タ ー と な る こ と も 報 告 さ れ て い る
3 6 , 5 0 , 5 3 , 5 4 )。 し か し な が ら 、 FCGR2A お よ び FCGR3A の CNV と 自 己 免 疫 疾 患 と の 関 連 性 に つ い て の 見 解 は SNPs と 同 様 に 一 致 し て い な い 。 そ れ ば か り か 、 日 本 人 の FCGR2A に お け る 標 準 的 な CNV の 頻 度 情 報 に 関 す る 報 告 は 見 当 た ら な い 。
以 上 に 述 べ た よ う に 、 UGT1A1、 FCGR2A お よ び FCGR3A 遺 伝 子 の 日 本 人 に お け る SNPs や CNV の 頻 度 情 報 に つ い て の 集 積 は 、 ま だ 十 分 で あ る と は 言 え な い 。こ れ ら の こ と か ら 、第 1 章 に お け る 本 研 究 の 目 的 は 、多 数 知 ら れ る 薬 物 感 受 性 遺 伝 子 の う ち 、 健 常 日 本 人 に お け る UGT1A1、 FCGR2A お よ び FCGR3A の SNPs お よ び CNV を 同 時 に 調 査 す る こ と で あ る 。
第 2 節 方 法
第 1 項 対 象
対 象 は 、疾 患 の 診 断 が な く 、か つ 薬 物 治 療 を 受 け て い な い 札 幌 市 近 郊 在 住 の 日 本 人 の 健 康 成 人 で あ る 。そ の 人 数 は 、UGT1A1 遺 伝 子 の SNPs と CNV 解 析 で は そ れ ぞ れ 93 名 お よ び 89 名 、 FGCR2A お よ び FCGR3A で は 113 名 ず つ と し た 。 な お 、本 研 究 は 、札 幌 医 科 大 学 倫 理 委 員 会 お よ び 北 海 道 が ん セ ン タ ー 倫 理 委 員 会 の 承 認 と 、 全 て の 被 験 者 か ら 書 面 に よ り 同 意 を 得 て 行 っ た 。
第 2 項 ゲ ノ ム DNA の 抽 出
ゲ ノ ム DNA は 、被 験 者 の 肘 静 脈 よ り EDTA K
2で 処 理 し た 真 空 採 血 管 に 末 梢
血 約 2 mL を 採 取 し 、こ の 末 梢 静 脈 血 か ら Puregene
®DNA Iso lat ion Kit ( Qiagen )
を 用 い 、 製 造 業 者 の プ ロ ト コ ー ル に 従 っ て 分 離 し た 。 抽 出 し た ゲ ノ ム DNA の
質 と 量 は 、 NanoDrop
T MND-1000 分 光 光 度 計 ( Thermo Fisher Scient ific, Inc. ) お
よ び ア ガ ロ ー ス ゲ ル 電 気 泳 動 ( Pico-2, TAITEC) を 用 い て 評 価 し た 。
9
第 3 項 SNPs の 遺 伝 子 型 の 判 定 1 ) UGT1A1 遺 伝 子
UGT1A1*6 を 含 む exo n 1 お よ び *28 を 含 む プ ロ モ ー タ ー 領 域 を 、 PCR
( PTC-200, Bio-Rad ) に て 増 幅 し た ( そ れ ぞ れ 416 bp お よ び 249 bp)。 各 々 の PCR に 用 い た プ ラ イ マ ー は 、 15~ 21 塩 基 で あ り 、 SIGMA Genosys Japan, Inc.
に 委 託 し 合 成 し た 。 そ れ ら プ ラ イ マ ー の 塩 基 配 列 は 、 *6 : 5’-AGGAGCAAAGGCGCC-3’ ( forward )お よ び 5’-TTGTTGTGCAGTAAGTGGG A-3’( reverse)、 *28: 5’-AAGTGAACTCCCTGCTACCTT-3’( forward ) お よ び 5’-CCACTGGGATCAACAGTATCT-3’ ( reverse) で あ る 。 こ れ ら PCR の 反 応 液 の 組 成 は 、 KOD-plus- DNA po lymerase( Toyo bo ) が 1.0 unit 、 10×PCRbuffer が 5 µ L、 MgSO
4が 0.2 mM、 dNTPs が 1.0 mM 、 forward と reverse プ ラ イ マ ー が そ れ ぞ れ 0.3 mM 、 お よ び ゲ ノ ム DNA 50-100 ng で 、 合 計 50 µ L と し た 。 ま た 、 こ れ ら の PCR の 温 度 条 件 は 、 init ial denaturation : 94°C 2 min の 後 、 denaturation : 94°C 15 sec 、 annealing : 55°C 30 sec 、 extensio n : 68°C 30 sec を 30 サ イ ク ル 行 い 、 final extensio n:68°C 5 min に 設 定 し た 。こ れ ら PCR 産 物 は 、 ア ガ ロ ー ス ゲ ル 電 気 泳 動 に て 増 幅 の 有 無 を 確 認 し 、 そ の 後 、 Mult iScreen
®PCRµ 96 Filt er Plate( MILLIPORE) に て 精 製 し た 。
遺 伝 子 型 の 判 定 は 、 精 製 し た PCR 産 物 と 先 に 示 し た forward お よ び reverse primer を 用 い 、 我 々 が 既 に 行 っ た UGT2B7 の 研 究
5 5 )と 同 様 , DNA ダ イ レ ク ト シ ー ク エ ン シ ン グ 法 に よ り 塩 基 配 列 を 決 定 す る こ と で 行 っ た 。
2 ) FCGR 遺 伝 子
FCGR2A に お け る rs1801274 ( A>G)お よ び FCGR3A に お け る rs396991 ( T>G)
の 遺 伝 子 型 の 判 定 は 、 TaqMan
®SNP Genotyping Assay ( Life Techno logies, Inc. )
に よ り 行 っ た 。 そ の ア ッ セ イ ID は そ れ ぞ れ 、 rs1801274 が c_9077561_20、 お
よ び rs396991 が c_25815666_10 で あ る 。 ABIPRISM
®7500 Fast Real-Time PCR
System ( Life Techno logies, Inc.)を 用 い て テ ン プ レ ー ト DNA を 増 幅 し 、エ ン ド
ポ イ ン ト か ら 得 ら れ た 蛍 光 強 度 に よ り 7500 System ソ フ ト ウ ェ ア ( Life
Techno logies)を 用 い て ア レ ル 判 定 を 行 っ た 。こ の PCR 反 応 液 の 組 成 は 約 100 ng
の ゲ ノ ム DNA、 40×TaqMan
®SNP Genotyping Assay 0.25 µ L、さ ら に 、 rs1801274
10
の 場 合 に は 2 × TaqMan
®Fast Universal PCR Master Mix 5 µ L 、 rs396991 の 場 合 に は 2× TaqMan
®Universal PCR Master Mix 5 µ L を 加 え 、 滅 菌 精 製 水 ( 扶 桑 薬 品 工 業 株 式 会 社 )に て 全 量 10 µ L と し た 。 な お 、PCR の 温 度 条 件 を rs1801274 は pre-read: 60°C 1 min 、 AmpliTaq Go ld activat io n( hot start ): 95°C 20 sec の 後 、 denaturation: 95°C 3 sec 、 annealing/extent io n: 60°C 30 sec を 40 サ イ ク ル 、 post-read:60°C 1 min、rs396991 は pre-read:60°C 1 min、UDG act ivat ion:50°C 2 min、AmpliTaq Go ld activat ion:95°C 10 min の 後 、denaturation:95°C 15 sec、
annealing/extent ion: 60°C 1 min を 40 サ イ ク ル 、 post-read: 60°C 1 min で 行 っ た 。
第 4 項 CNV の 判 定
UGT1A1 、 FCGR2A お よ び FCGR3A に お け る CNVs の 判 定 は 、 TaqMan
®Cop y Number Assay 法 に て 以 下 の 通 り 行 っ た 。な お 、使 用 し た TaqMan
®Copy Number Assay ( Life Techno logies, Inc. )の ア ッ セ イ ID は 、 UGT1A1 が Hs01964514_cn 、 FCGR2A が Hs00103511_cn、 お よ び FCGR3A が Hs00139300_cn で 、 TaqMan
®Copy Number Reference Assay に は RNase P を 用 い た 。
ABI PRISM
®7500 Fast Real-Time PCR System を 用 い て テ ン プ レ ー ト DNA を 増 幅 し 、 エ ン ド ポ イ ン ト か ら 得 ら れ た 蛍 光 強 度 に よ り CopyCaller
T Mソ フ ト ウ ェ ア ( Life Techno logies, Inc.) を 用 い て コ ピ ー 数 の 判 定 を 行 っ た 。 こ の 場 合 、 コ ピ ー 数 を 正 確 に 判 定 す る た め 、1 検 体 に つ き 4 つ の テ ン プ レ ー ト を 作 成 し て 解 析 し た 。 ま た 、 CopyCaller
T Mソ フ ト ウ ェ ア を 用 い て 解 析 す る た め 、 7 検 体 以 上 で の 同 時 解 析 を 行 っ た 。 PCR 反 応 液 の 組 成 は 、ゲ ノ ム DNA 約 20 ng ( 4 µ L)、
2×TaqMan
®Universal PCR Master Mix 10 µ L、 20×TaqMan
®Copy Number Assa y 0.5 µ L 、 20 × TaqMan
®Copy Number Reference Assa y 1.0 µ L で 、 滅 菌 精 製 水 を 加 え 全 量 20 µ L と し た 。 PCR の 温 度 条 件 は 、酵 素 act ivat ion( hot start): 95°C 10 min の 後 、 denaturation : 95°C 15 sec 、 annealing/extent ion : 60°C 1 min を 40 サ イ ク ル で 行 っ た 。
第 5 項 統 計 解 析
本 母 集 団 に お け る 各 SNP の 遺 伝 子 型 頻 度 の Hardy-Weinberg 平 衡 ( HWE) テ
11
ス ト は 、 Power Marker v3.0
5 6 )お よ び Hardy-Weinberg equilibrium calculator including analys is for ascertainment bias ソ フ ト ウ ェ ア
5 7 )に よ り 行 っ た 。 ま た 、 本 母 集 団 と 既 に 報 告 さ れ て い る 健 常 人 と の 対 立 遺 伝 子 お よ び CNV 頻 度 の 比 較 に は SPSS Statist ics 21 ソ フ ト ウ ェ ア( IBM Japan, Inc.)を 用 い 、 Fisher ’s exact test に て 検 定 を 行 っ た 。 な お 、 統 計 学 的 有 意 性 は P<0.05 を も っ て 判 定 し た 。
第 3 節 結 果
第 1 項 遺 伝 子 型 の 判 定 お よ び 既 報 の 健 常 人 と の ア レ ル 頻 度 の 比 較
本 研 究 お け る UGT1A1 の *6 お よ び *28 、 FCGR2A の rs1801274 と FCGR3A の rs396991 の 遺 伝 子 型 の 分 布 は Table 2 に 示 し た 。 ま た 、 こ れ ら SNPs に お け る ア レ ル 頻 度 の 分 布 を 本 研 究 と 既 報 と で 比 較 し た 結 果 は 、 *6 お よ び *28 を Table 3、
rs1801274 を Table 4 、 お よ び rs396991 を Table 5 に 示 し た 。 UGT1A1 遺 伝 子 の
*6 お よ び *28 に お け る ア レ ル 頻 度 の 分 布 は 、 い ず れ も 本 研 究 と 白 人 種
6 0 , 6 3 )お
よ び 黒 人 種
6 0 )と の 間 に 有 意 差 が 存 在 し 、 日 本 人 は そ れ ら の 人 種 よ り も*6 ア レ
ル の 発 現 が 高 い の に 対 し 、 *28 ア レ ル の 発 現 が 低 か っ た 。 他 方 、 FCGR2A に お
け る rs1801274 の ア レ ル 頻 度 の 分 布 は 、 本 研 究 と 他 の 研 究 の 白 人 種
3 0 , 3 2 , 3 3 )お
よ び 黒 人 種
3 0 , 3 2 , 3 3 )と の 間 に 有 意 な 差 が 認 め ら れ 、 日 本 人 は 他 の 人 種 よ り も A
ア レ ル の 頻 度 が 高 か っ た 。ま た 、 FCGR3A に お け る rs396991 の ア レ ル 頻 度 の 分
布 は rs1801274 と は や や 異 な り 、本 研 究 と 白 人 種
3 3 )や 非 日 系 ブ ラ ジ ル 人
3 4 )で の
報 告 と の 間 に 有 意 な 差 は 認 め ら れ な か っ た 。し か し な が ら 、本 母 集 団 と エ チ オ
ピ ア 人
3 2 )や ノ ル ウ ェ ー 人
3 2 )で の 報 告 と の 間 に は 有 意 な 差 が 認 め ら れ 、 日 本 人
は エ チ オ ピ ア 人 と ノ ル ウ ェ ー 人 に 比 べ T ア レ ル の 頻 度 が 高 か っ た 。一 方 、本 研
究 に お け る 全 て の SNPs の ア レ ル 頻 度 は 、日 本 人 を 含 む ア ジ ア 人 種
5 8 -6 2 , 3 4 )や 日
系 ブ ラ ジ ル 人
3 4 )と の 間 に い ず れ も 有 意 差 は な か っ た 。 な お 、 本 母 集 団 に お い
て *6 お よ び *28、 rs1801274 お よ び rs396991 の HWE か ら の 逸 脱 は 、 全 て に お
い て 認 め ら れ な か っ た ( P<0.3)。
12
第 2 項 CNV の 判 定 お よ び 既 報 の 健 常 人 と の 頻 度 の 比 較
本 母 集 団 に お け る UGT1A1、 FCGR2A お よ び FCGR3A の CNV の コ ピ ー 数 の 分 布 を Table 6 に 示 し た 。 UGT1A1 お よ び FCGR2A は 被 験 者 全 員 が 2 コ ピ ー と 判 定 さ れ た 。 一 方 、 FCGR3A は 105 名 の 被 験 者 が 2 コ ピ ー で あ っ た が 、 3 名 が 1 コ ピ ー 、 お よ び 5 名 が 3 コ ピ ー と 判 定 さ れ た 。 な お 、 FCGR3A の CNV の コ ピ ー 数 と rs396991 の 遺 伝 子 型 と の 関 係 は 以 下 の 通 り で 、 1 コ ピ ー の 3 名 は T/T;
2 コ ピ ー の 60 名 は T/T 、 40 名 が T/G お よ び 5 名 が G/G; 3 コ ピ ー の 1 名 は T/T お よ び 4 名 は T/G で あ っ た 。 FCGR3A に お け る コ ピ ー 数 の 頻 度 の 分 布 を 本 研 究 と 既 報 と で 比 較 し た 結 果 は Table 7 に 示 す 通 り で 、 本 母 集 団 と 他 の 報 告
4 9 -5 1 )と の 間 に 有 意 な 差 は 認 め ら れ な か っ た 。
Table 2 Number of genotypes in UGT1A1, FCGR2A and FCGR3A in this study.
Gene SNP N Genotype
UGT1A1 *6 93 G/G G/A A/A
64 28 1
*28 93 TA
6/TA
6TA
6/TA
7TA
7/TA
770 21 2
FCGR2A rs1801274 113 A/A A/G G/G
79 33 1
FCGR3A rs396991 113 T/T T/G G/G
64 44 5
13
Table 3 Ethnic differences of the allele frequency of UGT1A1*6 and *28 in healthy subjects.
SNP Study Population N Allele frequency P value* Ref.
*6 G A
This study Japanese 93 0.839 0.161
―
Akaba et al. Japanese 101 0.866 0.134 0.475 58)
Takeuchi et al. Japanese 71 0.817 0.183 0.658 59)
Kaniwa et al. Japanese 150 0.843 0.157 0.899 60)
Ki et al. Korean 324 0.787 0.213 0.146 61)
Zhang et al. Chinese 539 0.815 0.185 0.473 62)
Innocenti et al. Caucasian 132 1 0 6.99×10-13 63)
Kaniwa et al. Caucasian 150 0.993 0.007 1.43×10-11 60)
African-American 150 1 0 6.44×10-14 60)
*28 TA6 TA7
This study Japanese 93 0.866 0.134
―
Takeuchi et al. Japanese 71 0.887 0.113 0.615 59)
Kaniwa et al. Japanese 150 0.903 0.097 0.235 60)
Ki et al. Korean 324 0.873 0.127 0.804 61)
Zhang et al. Chinese 539 0.882 0.118 0.541 62)
Innocenti et al. Caucasian 133 0.662 0.338 6.42×10-7 63)
Kaniwa et al. Caucasian 150 0.612 0.388 8.92×10-10 60)
African-American 150 0.554 0.446 1.77×10-13 60)
* Fisher’s exact test
Table 4 Ethnic differences of the allele frequency of FCGR2A rs1801274 (A>G) in healthy subjects.
Study Population N Allele frequency P value* Ref.
A G
This study Japanese 113 0.845 0.155 ―
Iwasaki et al. Japanese 403 0.800 0.200 0.128 34)
Japanese Brazilians 80 0.806 0.194 0.318 34)
Non-Japanese Brazilians 386 0.469 0.531 <0.0001 34)
Breunis et al. Northern-European 100 0.540 0.460 <0.0001 33)
Van Den Berg et al. Ethiopians 77 0.470 0.530 <0.0001 32)
Norwegians 86 0.420 0.580 <0.0001 32)
Reilly et al. African American 50 0.440 0.560 <0.0001 30)
Caucasian American 47 0.540 0.460 <0.0001 30)
* Fisher’s exact test
14
Table 5 Ethnic differences of the allele frequency of FCGR3A rs396991 (T>G) in healthy subjects.
Study Population N Allele frequency P value* Ref.
T G
This study Japanese 113 0.761 0.239 ―
Iwasaki et al. Japanese 403 0.754 0.246 0.824 34)
Japanese Brazilians 80 0.713 0.287 0.300 34)
Non-Japanese Brazilians 386 0.715 0.285 0.177 34)
Breunis et al. Northern-European 100 0.710 0.290 0.232 33)
Van Den Berg et al. Ethiopians 77 0.540 0.460 <0.0001 32)
Norwegians 86 0.660 0.340 0.031 32)
* Fisher’s exact test
Table 6 Number of CNVs in UGT1A1 , FCGR2A and FCGR3A in this study.
Gene TaqMan
®Copy N CNV
Number Assay ID 1 copy 2 copy 3 copy
UGT1A1 Hs01964514_cn 89 0 89 0
FCGR2A Hs00103511_cn 113 0 113 0
FCGR3A Hs00139300_cn 113 3 105 5
Table 7 Ethnic differences of the frequency of CNV in FCGR3A in healthy subjects.
Study Population N CNV frequency P value* Ref.
1 copy 2 copy 3 copy 4 copy
This study Japanese 113 0.027 0.929 0.044 0
Hollox et al. Japanese 32 0 0.875 0.094 0.031 0.301 49)
Chinese 32 0.031 0.813 0.156 0 0.082 49)
Yoruba 35 0.029 0.943 0.029 0 1 49)
Europeans 110 0.027 0.891 0.082 0 0.356 49)
Breunis et al. Northern-Europeans 129 0.016 0.946 0.039 0 0.606 50)
Zhou et al. Han Chinese 146 0.041 0.877 0.075 0 0.289 51)
* Fisher’s exact test; The differences in the copy number distributions between this study and other studies were determined by dividing the subjects into 2 groups, 1 with 2 copies and the other with different copy numbers.
15
第 4 節 考 察
本 研 究 に お け る UGT1A1 の *6 お よ び *28 の ア レ ル 頻 度 は 、そ れ ぞ れ 16.1%お よ び 13.4%で あ り 、既 報 の 健 常 日 本 人
5 8 -6 0 )と の 間 に 有 意 差 は 認 め ら れ な か っ た
( Table 3)。 こ れ ら の こ と か ら 、 以 前 の 報 告 を 加 味 す る と 、 日 本 人 に お け る *6 お よ び *28 の ア レ ル 頻 度 は そ れ ぞ れ 13 ~ 18%お よ び 10 ~ 13%程 度 で あ り 、日 本 人 は *28 に 比 べ *6 ア レ ル の 発 現 頻 度 が 若 干 高 い こ と が 推 察 さ れ る 。こ の 結 果 と 同 様 に 、 *6 お よ び *28 の ア レ ル 頻 度 は 本 母 集 団 と 韓 国 人
6 1 )お よ び 中 国 人
6 2 )と の 間 に 有 意 差 が な か っ た こ と か ら 、東 ア ジ ア 人 種 間 の こ れ ら ア レ ル 頻 度 の 分 布 は 類 似 し て い る 可 能 性 が 示 唆 さ れ た 。 他 方 、 白 人 種
6 0 , 6 3 )や 黒 人 種
6 0 )に お い て は 、*28 ア レ ル の 発 現 が 34~ 45%と 東 ア ジ ア 人 種 に 比 べ 高 い の に 対 し 、 *6 ア レ ル は こ れ ら の 人 種 に 存 在 し な い 、も し く は 極 め て 稀 で あ る こ と が 示 さ れ た 。こ の こ と は 、 *6 は 白 人 種 や 黒 人 種 に お け る UGT1A1 の 代 謝 能 の 個 体 間 変 動 と な る 可 能 性 が 低 い こ と を 示 し て い る と 考 え ら れ る 。こ の *6 お よ び *28 は UGT1A1 の 代 謝 能 や 遺 伝 子 発 現 を 低 下 さ せ る 機 能 的 な SNPs で あ る こ と か ら 、日 本 人 に お い て は *6 お よ び *28 の 両 者 の 遺 伝 子 型 を 判 定 す る こ と の 重 要 性 が 示 唆 さ れ た 。 他 方 、 本 母 集 団 に お け る UGT1A1 の CNV は 、 被 験 者 全 員 が 2 コ ピ ー で あ っ た( Table 6)。こ の こ と は 、日 本 人 の UGT1A1 遺 伝 子 領 域 に は CNV が 存 在 し な い 、も し く は 極 め て 稀 で あ り 、こ の CNV は 日 本 人 に お け る UGT1A1 の 遺 伝 子 発 現 の 個 人 差 へ の 寄 与 が 低 い こ と が 推 察 さ れ た 。い ず れ に せ よ 、本 研 究 に よ っ て 日 本 人 の UGT1A1 の CNV に つ い て 初 め て 明 ら か と な っ た 。
一 方 、 FCGR2A の rs1801274( A>G, H131R) の G ア レ ル の 頻 度 は 15.5%で 、 本 母 集 団 に は G/G の 遺 伝 子 型 を 持 つ 被 験 者 は 1 名 だ け で あ っ た ( Table 4)。 他 方 、 Iwasaki ら の 報 告
3 4 )に お い て 、 こ の 頻 度 は 日 本 人 が 20.0% 、 日 系 ブ ラ ジ ル 人 が 19.4%で あ っ た 。こ れ ら の こ と か ら 、こ の SNP の マ イ ナ ー ア レ ル の 日 本 人 に お け る 頻 度 は 15 ~ 20% と 考 え ら れ る 。そ の 一 方 で 、本 母 集 団 と 白 人 種
3 0 , 3 2 , 3 3 )お よ び 黒 人 種
3 0 , 3 2 )に は メ ジ ャ ー ア レ ル と マ イ ナ ー ア レ ル の 逆 転 を 含 む ア レ ル
の 分 布 の 違 い が 認 め ら れ( Table 4 )、こ の SNP の 変 異 頻 度 に お け る 人 種 差 の 存
在 が 示 唆 さ れ る 。さ ら に 、rs1801274 は 機 能 的 な SNP で あ る こ と か ら 、Fcγ RIIa
と 抗 体 と の 親 和 性 に も こ の 多 型 に 起 因 し た 人 種 差 が 生 じ て い る 可 能 性 が 浮 か
16
び 上 が る 。一 方 、 FCGR3A の rs396991 ( T>G, F158V )の 日 本 人 に お け る G ア レ ル の 頻 度 は 、 Iwasaki ら の 報 告
3 4 )を 加 味 し な が ら 推 定 す る と 20-30%と 考 え ら れ 、 こ の SNP の 変 異 頻 度 は FCGR2A の rs1801274 よ り も や や 高 い も の と 思 わ れ る
( Table 5)。ま た 、rs396991 の ア レ ル の 分 布 は 、本 研 究 と エ チ オ ピ ア 人
3 2 )お よ
び ノ ル ウ ェ ー 人
3 2 )で の 報 告 と の 間 に 差 が み ら れ 、 日 本 人 は そ れ ら の 人 種 と 比
べ て G ア レ ル の 頻 度 は 低 い と 考 え ら れ る ( Table 5)。 先 と 同 様 、 rs396991 も 機
能 的 な SNP で あ り 、 Fcγ RIIIa と 抗 体 と の 親 和 性 に も こ の 多 型 に 起 因 し た 人 種 差
が 生 じ て い る 可 能 性 が 予 想 さ れ る 。他 方 、本 母 集 団 に お け る FCGR2A の コ ピ ー
数 は 、 被 験 者 全 員 が 2 コ ピ ー で あ っ た ( Table 6)。 ま た 、 Breunis ら の 報 告
5 0 )に お い て も 、白 人 種 の 健 常 人 の み な ら ず 特 発 性 血 小 板 減 少 性 紫 斑 病 、川 崎 病 お
よ び 関 節 リ ウ マ チ な ど の 患 者 に FCGR2A の CNV は 検 出 さ れ て い な か っ た 。 し
た が っ て 、日 本 人 は 白 人 種 と 類 似 し た CNV 構 造 を 有 し 、 FCGR2A 領 域 に は CNV
が な い こ と が 示 唆 さ れ 、 本 研 究 に よ っ て 日 本 人 の FCGR2A の CNV に つ い て 初
め て 明 ら か と な っ た 。そ の 一 方 で 、本 母 集 団 に お い て FCGR3A に 1 コ ピ ー と 3
コ ピ ー の 被 験 者 が 認 め ら れ 、 CNV の 存 在 が 確 認 さ れ た( Table 6 )。同 様 に 、 Ho llo x
ら は 小 規 模 な サ ン プ ル サ イ ズ ( N=32 ) で あ っ た が 、 日 本 人 の 健 常 人 に お け る
FCGR3A の CNV に つ い て 報 告 し て い る
4 9 )。Table 7 に 示 し た 通 り 、本 研 究 と 彼
ら と で 1 コ ピ ー と 4 コ ピ ー の 検 出 の 有 無 に つ い て 異 な っ た も の で あ っ た 。こ の
う ち 、彼 ら の 報 告 で 1 コ ピ ー が 検 出 さ れ な か っ た こ と は 、彼 ら 自 身 も 指 摘 し て
い る よ う に 被 験 者 数 の 少 な さ に よ る も の と 推 察 さ れ る 。一 方 、本 母 集 団 で 確 認
さ れ な か っ た 4 コ ピ ー の 検 出 は copy gain variat io ns の 存 在 と そ の 頻 度 が 低 い た
め と 考 え ら れ る 。ま た 、FCGR3A の コ ピ ー 数 の 分 布 は 、日 本 人 と 同 じ 東 ア ジ ア
人 で あ る 中 国 人
4 9 , 5 1 )の み な ら ず 、 白 人 種
4 9 , 5 0 )お よ び 黒 人 種
4 9 , 5 0 )で の 報 告 と
本 母 集 団 と の 間 に 差 が み ら れ な か っ た ( Table 6 )。 こ の こ と は 、 FCGR3A 領 域
の CNV は 類 似 し た 構 造 か つ 、 人 種 に 共 通 し 存 在 す る 可 能 性 を 示 め し て お り 、
こ の CNV に よ る gene dosage の 変 化 は Fcγ RIIIa の 発 現 の 個 人 差 に 関 与 す る 可
能 性 が あ る 。な お 、 FCGR3A の コ ピ ー 数 が 1 コ ピ ー の 被 験 者 は rs396991 の 遺 伝
子 型 が 3 名 と も T/T と 判 定 さ れ た が 、 copy loss variat ions を 有 し て い る こ と か
ら CNV を 考 慮 し た 実 際 の 遺 伝 子 型 は T/- ( T/del)で あ る と 考 え ら れ る 。他 方 、
3 コ ピ ー の 被 験 者 の う ち T/T で あ っ た 1 名 に お け る 実 際 の 遺 伝 子 型 は T/T/T、
17
T/G で あ っ た 4 名 は T/T/G も し く は T/G/G と 推 定 さ れ る 。 こ の よ う に CNV を 考 慮 し た SNP の 遺 伝 子 型 の 評 価 は 重 要 で あ る と 考 え ら れ る 。
し か し な が ら 、本 研 究 で は UGT1A1、FCGR2A と FCGR3A の コ ピ ー 数 の 判 定 の た め に TaqMan
®Copy Number Assa y を 用 い 、そ の プ ロ ー ブ は UGT1A1 が exo n 1、 FCGR2A が exon 1 と intron 1 の 間 に 、 FCGR3A が exo n 2 に 対 し て デ ザ イ ン さ れ た も の を そ れ ぞ れ 使 用 し た 。本 来 で あ れ ば 、よ り 正 確 な 結 果 を 期 す る た め に 各 遺 伝 子 領 域 の 全 般 に わ た る 複 数 の プ ロ ー ブ を 使 っ た CNV 解 析 が 必 要 で あ っ た 。 ま た 、 UGT1A1、 FCGR2A お よ び FCGR3A と そ れ ぞ れ タ ン デ ム な 状 態 で 染 色 体 2q37 お よ び 1q23 に 位 置 す る UGT1A6、 UGT1A7 お よ び UGT1A9、 あ る い は FCGR2B、 FCGR2C お よ び FCGR3B に つ い て も 同 時 に 検 討 す る 必 要 が あ っ た と 思 わ れ る が 、 今 回 、 日 本 人 の 健 常 人 に お け る UGT1A1、 FCGR2A お よ び FCGR3A の SNPs と CNV つ い て の 概 要 を 明 ら か に す る こ と が で き た 。今 後 、こ れ ら に つ い て さ ら に 詳 細 な 検 討 を 加 え る た め に は 、 Breunis ら の 報 告
5 0 )で 用 い ら れ た Mult iplex Ligat io n-dependent Probe Amplificat io n 法 や FCGR 全 領 域 に 渡 る 次 世 代 ゲ ノ ム シ ー ク エ ン サ ー で の 大 規 模 な 解 析 が 有 用 と 考 え ら れ る 。
本 研 究 に よ る こ の よ う な 健 常 人 で の 検 討 に よ っ て 、日 本 人 に お け る UGT1A1
お よ び FCGR 遺 伝 子 に お け る SNP と CNV 情 報 の 概 要 が 明 ら か に さ れ た 。こ の
基 礎 的 な 知 見 は 、こ れ ら の 基 質 と な る 薬 物 の 効 果 や 副 作 用 予 測 の 遺 伝 的 な バ イ
オ マ ー カ ー 研 究 の さ ら な る 発 展 に 寄 与 し う る も の と 考 え ら れ る 。
18
第 5 節 小 括
1. UGT1A1、 FCGR2A お よ び FCGR3A に お け る SNPs の 発 現 頻 度 に は 人 種 差 の 存 在 が 確 認 さ れ た 。
2. 日 本 人 に お け る UGT1A1 お よ び FCGR2A の 遺 伝 子 領 域 に は CNV は 存 在 し な い 、 も し く は 極 め て 稀 で あ る こ と が 示 唆 さ れ た 。
3. FCGR3A の 遺 伝 子 領 域 に は 1 コ ピ ー お よ び 3 コ ピ ー の 被 験 者 が 存 在 し 、 日 本 人 に お い て FCGR3A に お け る CNV が 認 め ら れ た 。
こ の よ う な 健 常 人 で の 検 討 に よ っ て 、日 本 人 に お け る UGT1A1 お よ び FCGR
遺 伝 子 に お け る SNP と CNV 情 報 の 概 要 が 明 ら か に さ れ た 。こ の 基 礎 的 な 知 見
は 、こ れ ら の 基 質 と な る 薬 物 の 効 果 や 副 作 用 予 測 の 遺 伝 的 な バ イ オ マ ー カ ー 研
究 の 更 な る 発 展 に 寄 与 し う る も の と 考 え ら れ る 。
19
第 2 章 個 別 化 医 療 に お け る UGT1A1 遺 伝 子 変 異 の 重 要 性 の 精 査 ( 1 ) - 健 常 人 の 血 清 総 ビ リ ル ビ ン 値 に 対 す る 影 響 -
第 1 節 序 論
第 1 章 に お け る 検 討 の 結 果 、健 常 日 本 人 に お け る UGT1A1 遺 伝 子 の SNPs や CNV 情 報 の 概 要 が 明 ら か と な っ た 。 本 章 で は 個 別 化 医 療 に お け る UGT1A1 遺 伝 子 の 重 要 性 に つ い て 精 査 を 加 え る た め 、こ の UGT1A1 遺 伝 子 変 異 の 健 常 人 に お け る 血 清 総 ビ リ ル ビ ン 値 へ の 影 響 に つ い て 検 討 を 行 っ た 。
主 に 、老 廃 赤 血 球 の ヘ ム の 分 解 に よ っ て 生 成 さ れ る ビ リ ル ビ ン は 血 中 か ら 肝 細 胞 内 へ 取 り 込 ま れ た 後 、UGT1A1 に よ っ て 、そ の ほ と ん ど が グ ル ク ロ ン 酸 抱 合 を 受 け る 。こ の ビ リ ル ビ ン の グ ル ク ロ ン 酸 抱 合 体 は 胆 汁 中 へ 排 泄 さ れ 、体 内 か ら 消 失 す る 。し た が っ て 、肝 胆 道 系 の 異 常 や 溶 血 性 の 疾 患 が 認 め ら れ る 際 に は 血 中 の ビ リ ル ビ ン レ ベ ル は 上 昇 し 、こ れ ら の 診 断 に お い て 重 要 な 指 標 と な る 。 他 方 、血 清 総 ビ リ ル ビ ン 値 の 個 体 間 変 動 は こ の よ う な 異 常 が 認 め ら れ な い 健 常 人 に も 存 在 す る 。こ の 個 人 差 に は 年 齢 、 性 別 、 BMI、喫 煙 、お よ び 飲 酒 や 食 事 な ど の 生 理 学 的 お よ び 環 境 的 な 種 々 の 因 子 が 関 与 し 、ま た ヒ ト の 総 ビ リ ル ビ ン 値 は 男 性 に 比 べ 女 性 の 方 が 低 い こ と が 多 数 報 告 さ れ て い る
6 4 -7 1 )。さ ら に 、総 ビ リ ル ビ ン 値 は 男 女 共 に 19~30 歳 の 頃 に 最 も 高 く な る こ と も 報 告 さ れ て い る
6 6 )。
一 方 、 UGT1A1 の グ ル ク ロ ン 酸 抱 合 能 の 遺 伝 的 な 低 下 に よ っ て 引 き 起 さ れ る Crigler-Najjar 症 候 群 や Gilbert 症 候 群 な ど の 体 質 性 黄 疸 の 原 因 は 、 UGT1A1*6 や *28 な ど の 変 異 で あ る
3 -5 , 7 2 )。 健 常 人 に お け る こ れ ら の ア レ ル 頻 度 に は 人 種 差 が 存 在 し 、日 本 人 を 含 む ア ジ ア 人 の *28 の ア レ ル 頻 度 は 白 人 や 黒 人 よ り も 低
い
3 , 2 7 )。し か し 、 *6 は 日 本 人 を 含 む ア ジ ア 人 種 に 認 め ら れ る 特 徴 的 な 変 異 で 、
白 人 や 黒 人 に は 稀 で あ る
3 , 2 7 )。 グ ル ク ロ ン 酸 抱 合 能 を 低 下 さ せ る こ れ ら の 変
異 は 健 常 人 の 総 ビ リ ル ビ ン 値 の 個 体 差 に も 関 与 し 、当 然 、変 異 型 ホ モ 接 合 体 で
あ る *6/*6 お よ び *28/*28 の 総 ビ リ ル ビ ン 値 は *1/*1 と 比 較 し て 高 い こ と が 示 さ
れ て い る
4 , 6 1 , 6 2 , 7 3 , 7 4 )。し か し な が ら 、ヘ テ ロ 接 合 体 で あ る *1/*6 や *1/*28 お よ
び *6/*28 の 健 常 人 に お け る 総 ビ リ ル ビ ン 値 へ の 関 与 に つ い て の 見 解 は 一 致 し
て お ら ず
4 , 6 1 , 6 2 , 7 3 , 7 4 )、 ま だ 議 論 の 余 地 が 残 っ て い る 。
20
こ の よ う に 、総 ビ リ ル ビ ン 値 の 個 体 間 変 動 は 性 別 や 肝 機 能 な ど の 因 子 だ け で な く 、 UGT1A1 変 異 に よ っ て 引 き 起 こ さ れ る が 、 こ の 変 動 に つ い て の UGT1A1*1/*6 と *1/*28 の 寄 与 に つ い て は 明 ら か で は な い 。 本 研 究 の 目 的 は 、 総 ビ リ ル ビ ン 値 の 個 人 差 へ の UGT1A1*6 と *28 ヘ テ ロ 接 合 体 の 関 与 を 検 討 す る こ と で あ り 、今 回 、総 ビ リ ル ビ ン 値 が 最 も 高 く な る こ と が 示 唆 さ れ て い る 年 齢 層 で あ る 20 代 の 健 常 日 本 人 を 被 験 者 と し 、 そ の 総 ビ リ ル ビ ン 値 の 変 動 要 因 を 重 回 帰 分 析 に て 解 析 し た 。
第 2 節 方 法
第 1 項 対 象
対 象 は 、 第 1 章 に お け る UGT1A1 遺 伝 子 の SNPs と CNV 解 析 に お け る 健 常 な 被 験 者 の う ち 、 ビ リ ル ビ ン 値 が 年 齢 に よ っ て 変 動 す る
6 6 , 6 8 )こ と を 考 慮 し 、 20~ 30 歳 に 限 定 し た 92 名 ( 男 性 37 名 、 女 性 55 名 ) と し た 。 こ れ ら 被 験 者 の 特 徴 は 、 Table 8 に 示 し た 。 な お 、 本 研 究 は 、 札 幌 医 科 大 学 倫 理 委 員 会 の 承 認 と 、 全 て の 被 験 者 か ら 書 面 に よ り 同 意 を 得 て 行 っ た 。
第 2 項 ゲ ノ ム DNA の 抽 出 と 血 清 総 ビ リ ル ビ ン 値 の 測 定 法
ゲ ノ ム DNA の 抽 出 は 、 第 1 章 と 同 様 の 方 法 で 行 っ た 。 ま た 、 血 清 総 ビ リ ル ビ ン 値 は 、 Hitachi 7600 自 動 解 析 装 置 ( Hitachi) を 使 用 し 、 ビ リ ル ビ ン オ キ シ ダ ー ゼ を 用 い た 酵 素 法 に よ っ て 測 定 し た 。
第 3 項 SNPs の 遺 伝 子 型 の 判 定 第 1 章 と 同 様 の 方 法 で 行 っ た 。
第 4 項 統 計 解 析
各 因 子 の 正 規 性 の 検 定 に は 、 Ko lmogorov-Smirno v test お よ び Shapiro-Wilk test
を 用 い た 。 パ ラ メ ト リ ッ ク 検 定 お よ び 重 回 帰 分 析 へ の 適 用 を 可 能 に す る た め 、
正 規 性 を 示 さ な か っ た 因 子 は 自 然 対 数 ( LN ) へ 変 換 し た 。 異 な る グ ル ー プ 間
21
で の 血 清 総 ビ リ ル ビ ン 値 の 比 較 に は 、 対 応 の な い Student’s t test も し く は ボ ン フ ェ ロ ー ニ の 多 重 比 較 に よ る 分 散 分 析 ( ANOVA) を 用 い た 。 血 清 総 ビ リ ル ビ ン 値 に 関 す る albumin ( Alb )、 aspartate aminotransferase ( AST )、 alanine aminotransferase ( ALT )、 alkaline phosphatase ( ALP )、 lactate dehydrogenase ( LDH)、
γ -glutamyltranspept idase ( γ -GTP )、 cho linesterase ( ChE)、 triglyceride ( TG)、total cho lesterol( TC )、 お よ び high-densit y lipoprotein cho lesterol( HDL-C) と の 関 係 を 推 定 す る た め 、 Pearson’s も し く は Spearman’s correlat ion analysis を 用 い た 。 こ の 単 変 量 解 析 に お い て P<0.1 で あ っ た 因 子 を 用 い 、血 清 総 ビ リ ル ビ ン 値 に 影 響 を 及 ぼ す 因 子 を 決 定 す る た め 、重 回 帰 分 析 を 行 っ た 。こ の 重 回 帰 分 析 に お い て 、ゲ ノ ム 薬 理 学 的 な 因 子 と 性 別 は ダ ミ ー 変 数 、Alb と ALT は 連 続 変 数 と し て 用 い た 。 こ れ ら の 単 回 帰 分 析 お よ び 重 回 帰 分 析 は 、 1 名 の *6/*6 お よ び 2 名 の
*28/*28 を 除 い た 89 名 で 行 っ た 。 こ れ ら の 統 計 解 析 に は 、 SPSS Statist ics 19
( IBM Japan, Inc. ) お よ び GraphPad Prism 5.0( GraphPad Prism So ftware) ソ フ ト ウ ェ ア を 使 用 し た 。 な お 、 統 計 学 的 有 意 差 は 、 P<0.05 を も っ て 判 定 し た 。
さ ら に 、 重 回 帰 分 析 に お け る post-hoc な 統 計 学 的 検 出 力 ( 1-e) を 算 出 す る
た め 、 G*Power Versio n 3.1.5 を 使 用 し た ( α=0.05、 サ ン プ ル 数 =89、 お よ び グ
ル ー プ 数 =3 を 入 力 )。 そ の 検 出 力 ( 1-e) は 、 “medium” effect size( f=0.15) で
あ り 0.864 で あ っ た 。 な お 、 本 章 に お い て Table や Fig.に お い て 示 し た 値 は 、
LN 変 換 し た 値 で は な く 生 の デ ー タ で あ る 。
22
Table 8 Characteristics of study subjects.
Characteristics Value
No. of subjects (male/female) 92 (37/55)
Age (years), median (range) 22 (21-30)
Total bilirubin (mg/dL), median (range) 0.74 (0.3-2.2) Alb (g/dL), median (range) 4.7 (4.1-5.4)
AST (IU/L), median (range) 18 (9-56)
ALT (IU/L), median (range) 14 (4-64)
ALP (IU/L), median (range) 192 (115-436)
LDH (IU/L), median (range) 160.5 (61-367)
γ-GTP (IU/L), median (range) 16 (5-37)
ChE (IU/L), median (range) 280 (127-477)
TG (mg/dL), median (range) 74.5 (37-310)
TC (mg/dL), median (range) 167 (111-272)
HDL-C (mg/dL), median (range) 59.5 (37-90) No. of subjects in UGT1A1 genotype (male/female)
*1/*1 47 (17/30)
*1/*6 21 (9/12)
*1/*28 15 (7/8)
*6/*28 6 (4/2)
*6/*6 1 (0/1)
*28/*28 2 (0/2)
Alb: albumin, AST: aspartate aminotransferase, ALT: alanine aminotransferase, ALP: alkaline phosphatase, LDH: lactate dehydrogenase, γ-GTP: γ-glutamyltranspeptidase,
ChE: cholinesterase, TG: triglyceride, TC: total cholesterol,
and HDL-C: high-density lipoprotein cholesterol
23
第 3 節 結 果
本 研 究 の 被 験 者 に お け る UGT1A1*6 お よ び *28 の 遺 伝 子 型 は Table 8 に 示 し た 通 り で 、 そ の 分 布 は HWE に 従 っ て い た (P>0.3)。 ま た 、 本 母 集 団 に お け る こ の 遺 伝 子 型 の 分 布 は 男 女 間 で 差 が 認 め ら れ な か っ た( P>0.7)。一 方 、総 ビ リ ル ビ ン 値 は 男 女 共 に 歪 ん だ 分 布 を 呈 し 、正 規 性 が 認 め ら れ な か っ た( P<0.001)。
LN 変 換 し た 総 ビ リ ル ビ ン 値 は 、 女 性 が 男 性 に 比 べ 有 意 に 低 値 を 示 し ( P=6.26
×10
-4)、 男 性 お よ び 女 性 の 総 ビ リ ル ビ ン 濃 度 の 平 均 値 は そ れ ぞ れ 0.81 mg/dL お よ び 0.59 mg/dL で あ っ た ( Fig. 3)。 ま た 、 UGT1A1 遺 伝 子 型 間 の LN 変 換 し た 総 ビ リ ル ビ ン 濃 度 を 多 重 比 較 し た 結 果 、 *1/*1 と *1/*28 ( P=4.53× 10
-6)、 *1/*1 と *6/*28 ( P=2.47 × 10
-5)、 *1/*6 と *1/*28( P=0.003)、 お よ び *1/*6 と *6/*28
( P=0.002 ) と の 間 に 有 意 差 が 認 め ら れ た ( Fig. 4 )。 し か し な が ら 、 総 ビ リ ル ビ ン 値 は *1/*1 と *1/*6、お よ び *1/*28 と *6/*28 の 間 に 有 意 な 違 い が 認 め ら れ な か っ た 。 こ の *1/*1 、 *1/*6 、 *1/*28 お よ び *6/*28 の 総 ビ リ ル ビ ン レ ベ ル の 平 均 値 は 、 そ れ ぞ れ 0.55 mg/dL、 0.63 mg/dL、 0.97 mg/dL、 お よ び 1.18 mg/dL で あ っ た 。
一 方 、 単 回 帰 分 析 に お い て 、 LN 変 換 し た 総 ビ リ ル ビ ン 値 は Alb と の 間 に 有 意 な 正 の 相 関 を 示 し た( P=7.90× 10
-5)が 、AST、ALT 、ALP、LDH、ChE、TG、
TC、 お よ び HDL-C と の 間 に 有 意 な 関 係 は 認 め ら れ な か っ た ( Table 9 )。 さ ら
に 、 性 別 や *1/*6 、 *1/*28 お よ び *6/*28 、 お よ び 単 回 帰 分 析 で P<0.1 で あ っ た
Alb と LN 変 換 し た ALT を 因 子 に 加 え 重 回 帰 分 析 を 行 っ た 。こ の ス テ ッ プ ワ イ
ズ 法 に よ る 重 回 帰 分 析 に お い て 、性 別 、 *1/*28 お よ び *6/*28 は 血 清 総 ビ リ ル ビ
ン 値 と 有 意 に 関 連 し て い た( Table 10)。こ の 重 回 帰 式 は 総 ビ リ ル ビ ン 値 の 変 動
の 44.3% を 説 明 し て お り 、 性 別 、 *1/*28 お よ び *6/*28 の part ial R
2は 、 そ れ ぞ
れ 13.3% 、 17.5%お よ び 13.4% で あ っ た 。
24
Fig. 3 Serum total-bilirubin levels according to sex.
Co mpariso ns o f LN-transformed total bilirubin levels between males and fema les
were analysed using an unpaired Student’s t test. Serum total-bilirubin levels were
significant ly lower in fema les than in males. The horizontal lines indicate the mea n
serum total-bilirubin levels; 0.81 mg/dL and 0.59 mg/dL for males and females,
respect ively. *** P<0.001
25
Fig. 4 Serum total-bilirubin levels according to UGT1A1 genotype.
The horizontal lines indicate the mean serum total-bilirubin levels which were 0.55 mg/dL, 0.63 mg/dL, 0.97 mg/dL, and 1.18 mg/dL for the genotypes *1/*1 , *1/*6,
*1/*28 , and *6/*28 , respect ively. Co mpariso ns of LN-transformed total-bilirubin
levels between the UGT1A1 genotypes were undertaken using ANOVA wit h
Bonferroni’s mult iple co mparison test. Serum total-bilirubin levels were
significant ly different between those subjects with the genotypes *1/*1 co mpared
with *1/*28; *1/*1 co mpared wit h *6/*28 ; *1/*6 co mpared wit h *1/*28,and *1/*6
compared wit h *6/*28. ** P<0.01 *** P<0. 001
26
Table 9 Correlations of LN-transformed serum total-bilirubin levels with clinical biomarkers by simple regression analysis (n=89)
Factors Serum total bilirubin
R P
Alb 0.406 7.90×10
-5AST 0.118 0.272
ALT 0.197 0.064
ALP 0.152 0.155
LDH 0.004 0.972
γ-GTP 0.114 0.287
ChE 0.119 0.265
TG 0.017 0.877
TC - 0.009 0.932
HDL-C 0.014 0.897
LN-transformed serum total-bilirubin levels were significantly and positively correlated with Alb levels.
Table 10 Correlations of LN-transformed serum total-bilirubin level with sex, *1/*28 and *6/*28 genotype by stepwise multiple regression analysis (n=89)
Factors e 95% CI P Partial R2 R2
Intercept - 0.378 - 0.498 to - 0.259 1.33×10-8 0.443
Sex - 0.292 - 0.436 to - 0.149 1.15×10-4 0.133
*1/*28 0.504 0.315 to 0.693 8.85×10-7 0.175
*6/*28 0.643 0.359 to 0.927 2.18×10-5 0.134
We used multiple regression analysis by including the variables Alb and ALT, which showed P<0.1 by simple regression analysis, as well as sex, and the genotypes *1/*6, *1/*28, and *6/*28.
In the stepwise multiple linear regression analysis, sex, *1/*28 and *6/*28 were significantly
associated with serum total-bilirubin level. e: standardized coefficient, 95% CI: 95% confidence interval
27