東京女子医科大学 第二内科学教室（主任：鎮目和夫教授）
ヒヅカ ナオミ タカノ カ ズ エ シズメ カズオ
肥塚 直美・高野加寿恵・鎮目 和夫
（受付 昭和63年1月18日）
Clinic皐l Application of Biosynthetic Human Growth Hormone
Naomi HIZUKA， Kazue TAKANO and Kazuo SHIZUME
Department of Medicine II（Director：Prof． Kazuo SHIZUME）Tokyo Women’s Medical College．
Human growth hormone（hGH）， which is synthesized in the anterior lobe of the pituitary， is a protein consisting of 191 amino acids with a molecular weight of 22，000． The peptide has been used for the treatment of pituitary dwarfs． As growth hormone is species specific， pituitary glands from human cadavers had been the only source of hGH． The scarcity of the pituitary extracted hGH limited the use of treatment of pituitary dwarfs and the amount of research on other potential clinical uses． By
recombinant DNA technology， biological active hGH has been synthesized． With the availability of
large quantities of the biosynthetic hGH， the pituitary dwarfs have been treated by the biosynthetic hGH at a sufficient dose． Furthermore， the other clinical uses of the biosynthetic hGH including other short stature， bone fracture， skin burn， and liver regeneration have been investigated．
緒 言 最近の遺伝子工学の進歩により種々の生理活性
物質が大量に作製され臨床に使用されるように
なってきた．抽出材料に限りがあり大量に作製さ れず，化学合成が容易でない生理活性物質にとっ ては，遺伝子工学での大量の作製法の確立は臨床 医学にとっては大きな進歩をもたらした．遺伝子 操作により作製されているホルモンにはソマトス タチン，インスリン，成長ホルモン（GH），セロ トニソ等があるが，現在，’臨床使用が認められているのは，ヒトインスリンとヒト成長ホルモン
（hGH）である．本稿ではhGHの化学構造と生合
成について簡単に述べ，遺伝子工学で作製されたhGHについて現状と将来への展望について述べ
る．1．hGHの化学構造と生合成
hGHは191個のアミノ酸よりなる分子量22，000
の単鎖のペプチドである（図1）．hGHの遺伝子は 第17染色体の長腕に局在するが1），この遺伝子は 5．つのcoding sequence（exon）と4つのinter− vening sequence（intron，介在配列）とからなっ ている2）（図2）．hGHの生合成の過程を図2に示すがhGHの遺伝子は191個のアミノ酸のみなら
ずそのN末端に26個のシグナルペプタイドを
コードしている．このhGHの遺伝子がhGHの
mRNAの前駆体に転写され，転写されたintron
の部位が切り取られ（splicingされて）， hGHのmRNAとなる．そして217個のアミノ酸（191十
26＝217）よりなるpre hGHが合成され，その後
プロセッシングをうけN末端の26個のアミノ酸
図1 ヒト成長ホルモン（hGH）のアミノ酸配列 Eco RI ↓ 5’ ECQ RI 3，↓ hGH gene hGH mRNA （lmmature＞ hGH mRNA （Mature） Pre−hGH hGH
b㎞E畑
ｫ・一・…Qn ↓・・1・…gNH課」＿＿H
1↓
NH2 191COOH 図2 hGH生合成過程がとれて191個のアミノ酸よりなるhGHが合成
される．2．遺伝子工学によるhGHの作製と下垂体性小
人症への臨床応用GHは下垂体性小人症の治療薬として使用され
てきたが，GHは種族特異性がありヒトにはヒト
のGHしか有効でなく従来は屍体の下垂体から
抽出されていた．したがって，下垂体の供給量の 不足から下垂体小人症も十分に治療できない状態であったので，hGHの遺伝子工学による大量生産
が望まれていた．その後，遺伝子工学によるhGH の治験が世界各国で行おれている最中に米国，英国で下垂体から抽出されたhGH（古い精製法）で
治療をうけていた症例からクロイツフェルドーヤ コブ病（C−J病）が発生したと報告された3）．これ はC−」病の原因は下垂体中に混在したC−J病のプ リオンによる可能性があるとされ，遺伝子工学手法により作製されたhGHがより安全であるとい
うことで，その供給が待たれていた． 1）］M【ethionyl hGHまずはじめに遺伝子工学により作製された
hGHはN末端にメチオニンが1つ多くついた
hGH（methionyl hGH， m−hGH）であった． 作製法hGHの作製は，まずヒト下垂体よりhGHの
mRNAを抽出し，それから逆転写酵素により
cDNAを作製し，それを大腸菌のプラスミッドに
入れてhGHをつくる試みが行われた．しかしこ
のcDNAは前述したように26個のシグナルペプ
タイドを含むpre−hGHをコードしている為に大
腸菌はpre−hGHをつくる．下垂体細胞にはpre−
hGHから26個のシグナルペプタイドを切り取る
酵素があるので，pre−hGHはプロセッシングをうけhGHとして分泌される．しかし，大腸菌ではこ
の酵素がないためにpre−hGHのまま菌体内にと
どまる．したがって，この方法では生物学的に有∼191に相当するDNA鎖を作製し，これを大腸菌
のプラスミッドに入れ，hGHの作製に成功した
（図3）．しかしこのDNAをプラスミヅドに入れ
て大腸菌にhGHを作らせるためには，このhGH
のDNA鎖の前に読み始めのcodonとしてAUG
（メチオニンをコード）を入れなけれぽならず，この方法で作製したhGHはN末端にメチオニン
のついた192個のアミノ酸よりなるものであり， m−hGHと呼ばれている． 臨床応用m−hGHは基礎的検討で下垂体から抽出した
ヒト’1マ垂イ本 φ mRNA． ↓逆転写酵素 一26 −261cDNA 191合成DNA 肺暇酵素
1 24 −26 1 2324 ／91 ■画 齪］［一 1 24 ↓ 191季興， 一一蹴昌・
＼／
（）
大腸菌の ↓ プラスミド Pre＿hGH（：）
図3 遺伝子工学によるhGHの作製法（文献（3）よ り改変） 表1 我が国におけるm・hGHの治験の成績 S−1 S−H S−III 開始年月ﾇ例数
? 間 1982年 P0月 P0人 Rヵ月』 1983年 P2月 P5人 Uヵ月 1984年 @11月 @37人 U∼12ヵ月 身長の伸び（cm／年間） 治療前 3．7±0．7 3．4±0．8 3．4±0．9 治療中 8．7±1，7 8．1±1．0 8．1±1．9 ECP（ng／V） 220 30→7 3∼4 長促進効果は著しく，この効果は従来の下垂体か ら抽出したhGH（p−hGH）によりみられた身長促 進効果に匹敵するものであった．しかし，p・hGHと異なることはm・hGH治療中
には抗hGH抗体の出現率が高いことであった．
図4に抗体出現率を示すが，精製技術の向上により抗体出現率は低下したが，より純化したSJII
でも1年間の治療により約72％の症例に抗体の出 現を認めた．すなわち，p・hGH治療による抗体出現率は5∼15％であるのでm−hGH治療により高
頻度にhGH抗体が出現したことになる．しかし
1例を除いた全例では抗体出現により身長促進効 果が抑制されることはなく，また，副作用も認め られなかった．このようにm−hGHは抗hGH抗体産生率が高
いものの，安全で，C−J病の心配もなく，成長促進 効果が認められたので我が国では1986年4月より m−hGH（商品名：ソマトノルム）が下垂体性小人 症に対しての健康保険での使用が許可され，他の下垂体より抽出したhGH製品同様に使用されて
いる． 100 ：署8・ 1、。 萎・・ 1・・ A Somatonorrn I Somatonorm II 為一A一▲ ／ Somatonorm III ▲ノ▲■■■rヘー▲▲／
／ 0024681012
Months of m−hGH treatment 図4 我が国の下垂体性小人症に対するm−hGH （Somatonorm）治験時の抗hGH抗体の出現率（文 献（10）より引用）2）Recombinant methionine free hGH（r・ hGH）
しかしm−hGHによる抗hGH抗体の高頻度の
出現にはN末端の過剰メチオニンが関与してい
る可能性が考えられ，authentic hG｝1の遺伝子工学での作製が望まれた．技術の開発により
authenticな191個のアミノ酸よりなるhGH（r−
hGH）の作製が可能となり11）12），下垂体性小人症 に治験が行われた13＞｝15）．我が国で4製品のr−hGH について実施されたが，治験の完了した3製品についての成績を表2に示す．1年間のr・hGH治療
により7．7∼9．2cm／年と明らかな身長促進効果が認められた．抗hGH抗体出現率は0∼12．5％と
p−hGHと同程度であった．このようにr−hGHは抗体産生率も低くGJ病
の心配もなく，現在すでに米国，ヨーロッパでは 使用が許可されている．我が国でも，近い将来こ 表2 我が国におけるr−hGHの治験の成績 Preparation 盾?r−hGH No． Growth rateicm／year） Anti−hGH antibody@ Positive
ABC 16 P5 P6 7．7±1，8 X．2±1．6 W，2±1．5 1（6．3％） O2（12，5％）
のr・hGHがhGH製剤として広く使用されると
期待されている． 11 葱’o量9
ど 8 書， 粟、 茎・ ； OContro1 △Somatrem ●Oxandrolone ▲Combination ネ症＼垂一一
＊ ＊ ・十 ・十 全 ・十 ・十 全 ＊十全／r鼻＼奔
＊ 全 ・十一
0 2 4 6 9 Time（months） 12 図5 ターナー症候群の身長増加に及ぼすhGH治療 と蛋白同化ステロイド剤治療の効果（文献（17）よ り引用） Control；未治療， Oxandrolone；蛋白同化ステロ イド単独，Somatrem；m−hGH単独， Combina− tion；Somatrem十〇xandrolone ＊：p〈0．05（V．S．治療前），†：p〈0．05（V．S． Control） ／5一 読．㍉o
き霧5
墨0
A 18 24 6 TIME 12 18 B 40 35 30 ユ5 一 遍 三10 巴雲5
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須 を25 ゴ σ 20 窪 璽 山 15 10 518 24 6 12 0
ユ2 18 24 6 丁工ME T工ME 図6 低身長者の24時間血中GH分泌動態 Al下垂体性小人症， B；GHND， C；いわゆる正常低身長者，■；睡眠中を示す．1）ターナー症候群 性染色体異常疾患であるターナー症候群は種々 の身体的特徴を伴うが，低身長はその1つである． 本症の低身長に対しては蛋白同化ステロイド剤， 少量のエストロゲンが使用されてきたが，最近で はhGHの治療も行われている16）17）．図5に米国で
の治験の成績を示したがhGH治療では未治療例
に比べ明らかに身長促進効果が認められている． この効果は蛋白同化ホルモン剤単独と同程度であ るが両者の併用により更に著しい身長促進効果が 認められている17）．我々の成績でも本症の中にはhGH治療が有効な症例があり，将来hGH治療適
応疾患に加えられるものと思われる．2）Growth hormone neurosecretory
dysfunction（GHND）
GH分泌刺激試験に対してはGHが正常増加
反応を示す低身長者の中には生理的GH分泌が
低下している一群（GHND）が存在し18）19），これらの症例は下垂体性小人症と同様にhGH治療が
有効であると報告されている．我々もGH分泌刺
激試験に対してはGHが正常増加反応を示す低
身長者において24時間にわたり20分毎の血中GH
分泌動態を検討し（図6），24時間にわたる血中
GH濃度が低いGHNDに該当する症例に対して
hGH治療を6ヵ月間に行った．これら症例では
hGH治療により明らかな身長促進効果が認めら
れた．しかし，本症の診断には24時間にわたる血中GH濃度の測定が必要であり，この検査は日常
診療上実用的ではない．我々は24時間尿中GH測
定が24時間血中GH濃度を反映することを認め
ており20＞，今後は本症を有効かつ簡便にスクリーニングする上で尿中GH測定が広く行われると
考えられる． らに将来にはここにあげた以外の小人症も治療さ れると思われる．さらにhGHは小人症の治療以外にも骨折，創
傷の治癒促進への検討，また肝の再生に及ぼす効 果23）についても検討が行われ，その有用性が期待 されている． 結 語以上，遺伝子工学により作製されたhGHによ
る我が国での下垂体性小人症の治療の現況につい て述べた．さらに，遺伝子工学により大量にhGH を作製でき使用されるようになると，薬不足は解消され，また将来hGH治療の適応疾患となり得
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