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早発卵巣不全
primary ovarian insufficiency (POI)に関する最新の知見
富山大学大学院 医学薬学研究部（医学） 産婦人科教室 吉野 修 は じ め に 卵 巣 機 能 が 40 歳 ま で に 低 下 す る 早 発 卵 巣 不 全 患 者 primary ovarian insufficiency (POI)は 、卵 胞 の 発 育 が 著 し く 低 下 し て い る た め 、現 状 の 医 療 で は 妊 娠 を あ き ら め ざ る を 得 な い こ と が 多 い 。 日 本 の 出 産 年 齢 の 高 齢 化 の た め 、40 歳 以 上 の 女 性 で は 妊 娠 を 計 画 し た 際 、 す で に 自 身 の 卵 巣 機 能 が 低 下 し て い る た め 不 妊 症 と な り 、 大 き な 問 題 と な っ て い る 。 現 在 、 日 本 で は 早 発 卵 巣 不 全 症 例 は 20 歳 で 0.01％ 、 30 歳 で 0.1％ 、40 歳 で 1％ と 推 定 さ れ て お り 、多 く の 患 者（ 約 1 万 人 以 上 ） が 存 在 し て い る 。 こ れ ま で 、 こ の よ う な 患 者 に 対 し て ホ ル モ ン 補 充 下 に 排 卵 誘 発 剤 を 投 与 す る 方 法 が 行 わ れ て き た が 、 妊 娠 率 は 極 め て 低 く 、 有 効 な 治 療 法 が な い の が 実 情 で あ っ た 。 最 近 、 同 分 野 の 研 究 が 進 み 、 臨 床 試 験 レ ベ ル で は あ る が 、 新 た な 治 療 も 始 ま っ て い る 。 そ こ で 本 稿 で は 、 ①POI の 原 因 、 ② POI 患 者 に 対 す る 最 新 の 不 妊 治 療 お よ び ③ 卵 子 再 生 医 療 研 究 に つ い て 概 説 さ せ て い た だ く 。
Keywords： POI, BMP-15, IVA,再 生 医 療
① POI の 原 因 遺 伝 子 卵 胞 発 育 不 全 を 引 き 起 こ す 候 補 遺 伝 子 は 主 に ノ ッ ク ア ウ ト マ ウ ス で 得 ら れ た phenotype に よ り 発 見 さ れ て き た 1。表 １ に 散 発 発 生 型 の ヒ ト POI で み ら れ た 遺 伝 子 異 常 を 示 す 。 始 原 生 殖 細 胞 の 移 動 、 増 殖 に 関 わ る NANOS3, 細 胞 死 に 関 連 す る PGRMC1、 FMR1 の 異 常 が 知 ら れ て い る 。 ま た 、 卵 子 特 異 的 な 物 質 と し て 、 卵 子 特 異 的 転 写 因 子 で あ る FIGLA、 NOBOX、 卵 子 特 異 的 発 現 で TGF-beta family に 属 す る BMP15、GDF9 の 異 常 が 挙 げ ら れ て い る 1。 卵 胞 発 育 に 関 連 す る 因 子 と し て 、 転 写 因 子 NR5A1,WT1, FOXL2、 お よ び 卵 胞 発 育 に 関 与 す る ホ ル モ ン お よ び そ の 受 容 体 と し て 、FSH 受 容 体 、AMH お よ び そ の 受 容 体 で あ る AMHR2 が 原 因 遺 伝 子 と し て
2 報 告 さ れ て い る 1 。POI の 原 因 遺 伝 子 の 検 索 は サ ン プ ル サ イ ズ 数 や 人 種 等 の 違 い も あ り 、 頻 度 等 を 正 確 に 検 討 す る こ と は 難 し い が 、 次 世 代 シ ー ケ ン サ ー 検 査 に よ り 、 今 後 解 析 が 進 む こ と が 期 待 さ れ る 。 POI の 原 因 遺 伝 子 の う ち 、 特 に 卵 子 特 異 的 蛋 白 で あ る BMP15 に 関 す る 検 討 が 多 く な さ れ て い る 。Bonnet ら は 、羊 に お け る 原 始 、一 次 、 二 次 、胞 状 卵 胞 に お け る BMP15 mRNA 発現 を Laser microdissection capture 法 、マ イ ク ロ ア レ イ を 駆 使 し て 検 討 し 、胞 状 卵 胞 に お け る 卵 子 で BMP15 mRNA 発 現 が 著 明 に 上 昇 す る こ と を 証 明 し て い る 2。ま た 、 表 １ に も あ る よ う に 、POI 患 者 に お け る BMP15 遺 伝 子 異 常 の 報 告 が 多 く な さ れ て お り 、そ の 変 異 部 位 は BMP15 蛋 白 発 現 に 関 与 す る pro-region に 多 発 し て い る こ と か ら 、 卵 子 に お け る BMP15 蛋 白 の 発 現 低 下 が POI を 引 き 起 こ す こ と が 想 定 さ れ る 3。 大 変 興 味 深 い こ と に 、BMP15 や GDF-9 遺 伝 子 異 常 は 多 胎 家 系 を 示 す こ と も あ る 。 通 常 、 ヒ ト の 毎 月 の 排 卵 数 は １ つ で あ る が 、 一 度 に 複 数 の 排 卵 が 起 こ っ て い る こ と を 示 唆 し て い る 。 一 般 的 に １ つ の 排 卵 に む け て 毎 月 1000 個 の 原 始 卵 胞 が 消 失 す る こ と が 知 ら れ て い る 。 Inagaki ら は BMP15 や GDF-9 の pro-region の 異 常 に よ り 排 卵 数 が 増 加 し 、 そ れ に む け て 多 く の 初 期 卵 胞 が 卵 胞 発 育 を 行 う た め 、 早 期 に 卵 胞 が 枯 渇 し て し ま い 、POI の 病 態 を 呈 す る こ と を 提 唱 し て い る 4。
3 表 1 散 発 発 生 型 の ヒ ト POI で み ら れ た 遺 伝 子 異 常 Genes Mutation rate (%) 遺 伝 子 異 常 が POI を 誘 導 す る メ カ ニ ズ ム BMP15 1.0–10.5 卵 子 特 異 的 サ イ ト カ イ ン BMP15 の 低 下 、 顆 粒 膜 細 胞 増 殖 作 用 の 消 失 PGRMC1 0.5–1.5 プ ロ ゲ ス テ ロ ン に よ る 顆 粒 膜 細 胞 の 坑 ア ポ ト ー シ ス 効 果 を 減 弱 さ せ る 。CYP7A1 へ の 結 合 が 減 弱 す る FMR1 0.5–6.7 FMR1 mRNA の 上 昇 は 認 め る が 、 蛋 白 レ ベ ル の 減 少 を 認 め る 。 mRNA レ ベ ル の 異 常 が 機 能 低 下 を 引 き 起 こ し 、 卵 胞 発 育 不 全 を 誘 導 す る 。
FIGLA 0.5–2.0 E-box を 含 む プ ロ モ ー タ へ の 結 合 障 害 、 TCF3 helix–loop–helix
(HLH) domain へ の 結 合 障 害
FSH 受 容 体 0.1–42.3 卵 胞 発 育 に 重 要 な FSH シ グ ナ ル の 低 下
FOXL2 1.0–2.9 顆 粒 膜 細 胞 の ス テ ロ イ ド 産 生 お よ び 増 殖 に 関 連 す る 遺 伝 子 の 発 現
異 常(CYP19, CYP11A1, StAR, CCND2).
GDF9 0.5–4.7 顆 粒 膜 細 胞 の 増 殖 抑 制 。 マ ウ ス で は １ 次 卵 胞 で 発 育 停 止 。
NOBOX 1.0–8.0 局 在 （ 核 ） の 不 安 定 化 、 蛋 白 異 常 を き た し 、 下 流 遺 伝 子 （GDF9,
OCT4, KIT-L, な ど )の 発 現 低 下 、 細 胞 周 期 G2/M arrest 誘 導 の 破 綻
NR5A1 0.3–2.3 下 流 遺 伝 子 の 発 現 低 下 (CYP11A1, CYP19A1, AMH, INHIBIN-A,
な ど.). WT1 0.5 AMH や CDH1 の 発 現 低 下 お よ び , FSH 受 容 体 、 CYP19 の 発 現 上 昇. 顆 粒 膜 細 胞 の 分 化 異 常 お よ び 卵 子 -顆 粒 膜 細 胞 の 相 互 作 用 破 綻 に よ り 、 卵 胞 消 失 AMHR2 1.0–2.4 AMH 受 容 体 シ グ ナ ル 低 下 NANOS3 1.0–2.4 始 原 生 殖 細 胞 の 維 持 低 下 AMH 2.0 Ａ Ｍ Ｈ 受 容 体 シ グ ナ ル 低 下
AMH, anti-Mullerian hormone; AMHR2, anti-Mullerian hormone receptor, type II; BMP15, bone morphogenetic protein 15; CCND2, cyclin D2; CDH1, cadherin 1; CYP7A1, cytochrome P450 family 7 subfamily a member 1; CYP11A1, cytochrome P450 family 11 subfamily a member 1; CYP19, cytochrome P450 family 19; CYP19A1, cytochrome P450 family 19 subfamily a member 1; FIGLA, folliculogenesis-specific basic helix–loop–helix transcription factor; FMR1, fragile X mental
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retardation 1; FOXL2, forkhead box L2; FSH, follicle-stimulating hormone; FSHR, follicle-stimulating hormone receptor; GDF9, growth differentiation factor 9; INHIBIN-A, inhibin alpha subunit; KIT-L, kit ligand; NANOS3, nanos homolog 3; NOBOX, newborn ovary homeobox gene; NR5A1, nuclear receptor subfamily 5, group A, member 1; OCT4, octamer-binding protein 4; PGRMC1, progesterone receptor membrane component 1; StAR, steroidogenic acute regulatory protein; WT1, Wilms tumor 1. 文 献 1 よ り 改 変 ② POI 患 者 に 対 す る 最 新 不 妊 治 療 近 年 、 ノ ッ ク ア ウ ト マ ウ ス の 解 析 に よ り 、 原 始 卵 胞 か ら 一 次 卵 胞 へ の 移 行（ リ ク ル ー ト メ ン ト ）が PI3K シ グ ナ ル に よ り 誘 導 さ れ る こ と 、 ま た PTEN は そ の 抑 制 に 働 く こ と が 明 ら か に な っ た 5。Kawamura ら を 中 心 と す る グ ル ー プ は 、 こ の 理 論 を ヒ ト に 応 用 し 、POI 患 者 か ら 卵 巣 を 腹 腔 鏡 下 手 術 に て 摘 出 後 、細 切 し 、PI3K 刺 激 薬 お よ び PTEN 阻 害 薬 に て 卵 巣 を 活 性 化 後 、 卵 巣 を 自 家 移 植 す る と い う 、in vitro activation （IVA）という技法を開発し 6、臨 床 研 究 を 行 っ て い る（ 図 １ ）。 こ の 技 術 開 発 は 、POI 症 例 の み な ら ず 、 晩 婚 化 や 初 産 年 齢 の 上 昇 に と も な う 現 代 社 会 の 少 子 化 に 対 抗 す る 有 効 な 手 段 と な り 得 る 画 期 的 な 技 術 に な る 可 能 性 が あ り 、2013 年 の Time 誌 が 選 ぶ 10 大 medical breakthrough の 研 究 成 果 の １ つ に な っ て い る 。す で に 日 本 、海 外 に お い て POI 患 者 を 対 象 に 行 い 、 数 名 の 生 児 を 得 る に 至 っ て お り 6 , 7、 2017 年 よ り 、富 山 大 学 も こ の 臨 床 研 究 に 参 加 し て い る 。同 法 は 卵 子 の 再 生 医 療 で は な く 、 原 始 卵 胞 の 残 存 し て い る POI 患 者 に 対 し て の み 有 用 で あ る 。 よ っ て 卵 子 の 完 全 に 枯 渇 し た POI 症 例 で は 卵 胞 発 育 を 誘 導 す る こ と は 難 し い 。
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図 1） in vitro activation （ IVA） の 手 順
③ 卵 子 の 再 生 医 療 に つ い て
精 子 や 卵 子 等 、 生 殖 細 胞 は 次 の 世 代 に 遺 伝 情 報 を 伝 え て い く こ と が で き る 。生 殖 細 胞 は 胎 生 初 期 に 多 能 性 細 胞 集 団 で あ る 胚 体 外 胚 葉（ エ ピ ブ ラ ス ト ） か ら 発 生 す る 、 始 原 生 殖 細 胞( primordial germ cells: PGCs)を 起 源 と す る 。PGCs が 作 ら れ る タ イ ミ ン グ は 、卵 巣 や 精 巣 が 形 成 さ れ る よ り 前 の 段 階 で あ り 、 発 生 初 期 段 階 で 作 ら れ る PGCs は マ ウ ス で 20-30 個 と 言 わ れ 、 後 か ら 作 ら れ る 卵 巣 原 基 へ 移 動 す る 。 卵 巣 で は 移 動 し て き た PGCs は た だ ち に 減 数 分 裂 に 移 行 し 、 卵 原 細 胞 、 一 次 卵 母 細 胞 、2 次 卵 母 細 胞 へ と 成 長 し 、 卵 子 と な る 。 Hayashi,Saitou ら の グ ル ー プ は 、 メ ス マ ウ ス の iPS/ES 細 胞 か ら 分 化 誘 導 し た 始 原 生 殖 細 胞 様 細 胞(primordial germ cell-like cells: PGCLCs)を 、胎 生 12.5 日 の メ ス マ ウ ス の 胎 仔 卵 巣 の 細 胞 と 凝 集 培 養 し 、 免 疫 不 全 マ ウ ス の 卵 巣 に 移 植 、 卵 母 細 胞 お よ び 生 殖 可 能 な 卵 子 の 誘 導 に 成 功 し て い る 8。 彼 ら は 、 エ ピ ブ ラ ス ト か ら 始 原 生 殖 細 胞 へ の 分 化 の 過 程 で 、BMP-4，WNT-3 が Blimp1, Prdm14 の 発 現 を 誘 導 す る こ と を 見 出 し て い る 9 , 1 0 。 最 近 で は 、 同 研 究 グ ル ー プ は 、PGCLCs と 体 細 胞 と の 凝 集 塊 の 体 外 培 養 を 3 週 間 の in vitro differentiation 培 養 と 11 日 間 の in vitro
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growth 培 養 お よ び 1 日 in vitro maturation 培 養 を 行 う こ と で 、 個 体 形 成 可 能 な マ ウ ス 卵 子 獲 得 を 報 告 し て い る 。 生 体 内 で み ら れ る 卵 子 の 減 数 分 裂 や そ の 休 止 ・ 再 開 が 体 外 で も 再 現 で き る こ と は 大 変 興 味 深 い 1 1。 こ れ ら マ ウ ス を 用 い た 研 究 は 、 安 全 面 や 倫 理 的 な 側 面 か ら 、 直 ち に ヒ ト へ の 臨 床 応 用 に 向 か う と い う わ け で は な い が 、 卵 子 形 成 の メ カ ニ ズ ム を 知 る こ と は 、 不 妊 症 や 早 発 閉 経 の メ カ ニ ズ ム の 解 明 に 繋 が る こ と が 期 待 さ れ る 。 卵 巣 の 再 生 、 と い う 観 点 か ら の 研 究 も 進 ん で い る 。RN Shah た ち の 研 究 グ ル ー プ は 3D プ リ ン タ ー で 作 製 さ れ た マ イ ク ロ 多 孔 質 の 足 場 を 使 っ て マ ウ ス の 卵 胞 細 胞 を 発 育 さ せ 、 こ う し て で き た 人 工 的 な 卵 巣 を 外 科 的 に 不 妊 と な っ た マ ウ ス に 移 植 し た と こ ろ 、 マ ウ ス が 妊 娠 可 能 な 状 態 に 戻 り 、 健 康 な 仔 マ ウ ス を 出 産 し た こ と を 明 ら か に し て い る 1 2。 以 上 、POI の 最 近 の 研 究 に つ い て 概 説 さ せ て い た だ い た 。 今 後 再 生 医 療 分 野 の 研 究 は 更 に 進 む こ と が 予 想 さ れ 、POI の 原 因 究 明 お よ び 更 な る 治 療 法 の 開 発 が 期 待 さ れ る 。
7 【 参 考 文 献 】
1 Jiao X, Ke H, Q in Y, Chen ZJ: Molecular genetics of premature ovarian Insufficiency. Trends Endocrinol Metab 2018.
2 Bonnet A, Bevilacqua C, Benne F, Bodin L, Cotinot C, Liaubet L, Sancristobal M, Sarry J, Terenina E, Martin P, Tosser-Klopp G, Mandon-Pepin B: Transcriptome profiling of sheep granulosa cells and oocytes during early follicular development obtained by laser capture microdissection. BMC Genomics 2011;12:417.
3 Hashimoto O, Moore RK, Shimasaki S: Posttranslational processing of mouse and human BMP-15: potential implication in the determination of ovulation quota. Proc Natl Acad Sci U S A 2005;102:5426-5431. 4 Inagaki K, Shimasaki S: Impaired production of BMP-15 and GDF-9
mature proteins derived from proproteins WITH mutations in the proregion. Mol Cell Endocrinol 2010;328:1-7.
5 Reddy P, Liu L, Adhikari D, Jagarlamudi K, Rajareddy S, Shen Y, Du C, Tang W, Hamalainen T, Peng SL, Lan ZJ, Cooney AJ, Huhtaniemi I, Liu K: Oocyte-specific deletion of Pten causes premature activation of the primordial follicle pool. Science 2008;319:611-613.
6 Kawamura K, Cheng Y, Suzuki N, Deguchi M, Sato Y, Takae S, Ho CH, Kawamura N, Tamura M, Hashimoto S, Sugishita Y, Morimoto Y, Hosoi Y, Yoshioka N, Ishizuka B, Hsueh AJ: Hippo signaling disruption and Akt stimulation of ovarian follicles for infertility treatment. Proc Natl Acad Sci U S A 2013;110:17474-17479.
7 Zhai J, Yao G, Dong F, Bu Z, Cheng Y, Sato Y, Hu L, Zhang Y, Wang J, Dai S, Li J, Sun J, Hsueh AJ, Kawamura K, Sun Y: In vitro activation of follicles and fresh tissue auto-transplantation in primary ovarian insufficiency patients. J Clin Endocrinol Metab 2016;101:4405-4412. 8 Hayashi K, Ogushi S, Kurimoto K, Shimamoto S, Ohta H, Saitou M:
Offspring from oocytes derived from in vitro primordial germ cell-like cells in mice. Science 2012;338:971-975.
9 Aramaki S, Hayashi K, Kurimoto K, Ohta H, Yabuta Y, Iwanari H, Mochizuki Y, Hamakubo T, Kato Y, Shirahige K, Saitou M: A mesodermal factor, T, specifies mouse germ cell fate by directly activating germline determinants. Dev Cell 2013;27:516-529.
10 Nakaki F, Hayashi K, Ohta H, Kurimoto K, Yabuta Y, Saitou M: Induction of mouse germ-cell fate by transcription factors in vitro. Nature 2013;501:222-226.
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11 Hikabe O, Hamazaki N, Nagamatsu G, Obata Y, Hirao Y, Hamada N, Shimamoto S, Imamura T, Nakashima K, Saitou M, Hayashi K: Reconstitution in vitro of the entire cycle of the mouse female germ line. Nature 2016;539:299-303.
12 Laronda MM, Rutz AL, Xiao S, Whelan KA, Duncan FE, Roth EW, Woodruff TK, Shah RN: A bioprosthetic ovary created using 3D printed microporous scaffolds restores ovarian function in sterilized mice. Nat Commun 2017;8:15261.
