学位授与機関 北海道医療大学

北海道医療大学学術リポジトリ

日本人歯周炎患者のゲノムワイド関連解析−歯周炎 感受性遺伝子検索のための多施設研究−

著者 清水 伸太郎

学位名 博士（歯学）

学位授与機関 北海道医療大学

学位授与年度 平成25年度 学位授与番号 30110甲第254号

URL http://id.nii.ac.jp/1145/00006633/

日本人歯周炎患者のゲノムワイド関連解析

－歯周炎感受性遺伝子検索のための多施設研究－

平成

年度

北海道医療大学大学院歯学研究科

清水 伸太郎

【要旨】

歯 周 炎 は い く つ か の 感 受 性 遺 伝 子 や ， 環 境 要 因 の 影 響 を 背 景 と し て 細 菌 要 因 が 加 わ る こ と で 発 症 す る 多 因 子 疾 患 で あ り ， 成人における歯の喪失の 主因となっている．

本研究では日本人の歯周炎の感受性遺伝子を検討する事を目的として，歯周炎患者

2,761人と対照者群15,158人について歯周炎のゲノムワイド関連解析を行った．その

結果，ゲノムワイド関連解析の有意水準（P ≦ 5.0 × 10^-8 ）を満たすSNPを同定でき なかった．しかし再 現 性 研 究 （Replication study）に て P < 0.05，GW AS と Repli cation stud y で 一 致 し た 傾 向 ， お よ び 統 合 解 析 （Combined analysis） に て P < 1.0 × 10^{- 5} を そ れ ぞ れ 示 す SPN が 同 定 さ れ た ． そ れ ら の SNP は ， GPR141 - NME8遺伝子（rs2392510： 染 色 体 番 号 7p14.1） 及 び ，KCN Q5 遺 伝 子 （rs 9446777： 染 色 体 番 号 6q13） に 位 置 し ，Combined analysis の 結 果 ， そ れ ぞ れ P = 4.17 × 10⁻⁶（ オ ッ ズ 比（OR）= 0.87，95%信 頼 区 間（95%C I）

= 0.83 - 0.93） ，および，P = 4.83 × 10⁻⁶（OR = 0.82，95%C I = 0.75 - 0.90）

を 示 し た こ と か ら ，歯 周 炎 と の 関 連 が 示 唆 さ れ る SNP と し て 同 定 さ れ た ． 過去に歯周炎候補遺伝子として報告されている SNP については，今回のゲノムワ イド関連解析研究では有意な関連を認めなかった．

今回の結果において，関連が示唆された SNP と喫煙歴の間の遺伝子環境相互作用 について検討したところ，GPR141 - NME8 遺伝子は喫煙歴と主要な SNP との間に 遺 伝 子 環 境 相 互 作 用 （Pintraction） が認められた（Pintraction = 0.03）．

さらに，関連が示唆された SNP について限局型歯周炎と広汎型歯周炎に分類して 解析したところ，GPR141 - NME8 遺伝子は限局型歯周炎より広汎型歯周炎にて関連 が認められた．KCNQ5 遺伝子は，広汎型歯周炎より限局型歯周炎にてより関連が認 められた．

本 研 究 で 感 受 性 遺 伝 子 の 可 能 性 が あ る と 同 定 さ れ た 2 領 域 （KCN Q5， GPR141 -N ME8） に つ い て 、 さ ら な る 検 討 を 行 う こ と に よ っ て 歯 周 疾 患 の

2

病 因 に つ い て の 理 解 や ， 新 た な 予 防 や 治 療 法 の 開 発 に 繋 が る 可 能 性 が 示 唆 さ れ た ．

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目次

Ⅰ．諸言 - - - 1 - 3

Ⅱ．方法 - - - -- - - 3

1) 被験者 - - - -- - - 3

2) 病型の診断と定義 - - - -- - - 3

3) SNPの遺伝子型の同定とクオリティコントロール - - - - - - - - - - - - 4

4) 統計解析 - - - 5

Ⅲ．結果 - - - 6

1) 臨 床 的 特 徴 - - - 6

2) 歯周炎のGWASの結果 - - - 6

3) Repli cation stud y と Com bined anal ysi s - - - - - - - - - - - - - - - - 7

4) 関 連 の 示 唆 さ れ た 遺 伝 子 座 位 の 領 域 の プ ロ ッ ト- - - - - - - - - - - 8

5) 遺伝子環境相互作用 - - - 8

6) 歯 周 炎 の 病 型 に よ る 層 別 解 析 - - - - - - - 8

Ⅳ．考察 - - - 9

Ⅴ．結論 - - - 12

Ⅴ．謝辞 - - - 12

文献 - - - 14 -18

表・付

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【 緒 言 】

歯 周 炎 は ， い く つ か の 感 受 性 遺 伝 子 や ， 環 境 要 因 の 影 響 を 背 景 と し て 細 菌 要 因 が 加 わ る こ と で 発 症 す る 多 因 子 疾 患 で あ る と 考 え ら れ て い る

（Stabholz et al., 2010）． 歯 周 炎 は ， 成 人 の 歯 の 喪 失 の 主 要 な 原 因 と し て ， 生 活 の 質 に 重 篤 な 影 響 を 及 ぼ し て い る ．

世 界 保 健 機 関 （World Health Organization：WHO） に よ れ ば 世 界 各 国 で の 歯 周 炎 の 罹 患 率 は20%以 上 で あ る と さ れ て い る （Petersen et al. ,2005） ． 歯 周 炎 は ， 慢 性 歯 周 炎 （ Chronic Periodontitis：CP） と 侵 襲 性 歯 周 炎

（Aggressive Periodontitis：AgP）に 大 別 さ れ て い る（Arm itage et al., 2004）．

CPは ， 主 に35歳 以 上 の 成 人 が 罹 患 す る 最 も 一 般 的 な 病 型 で あ り ， プ ラ ー ク 細 菌 の 量 と 停 滞 時 間 の 長 さ に 伴 っ て 重 篤 化 す る と 考 え ら れ て い る ． こ れ に 対 しAgPは ，15 - 30歳 の 間 の 若 年 者 が 罹 患 す る 比 較 的 頻 度 の 低 い 歯 周 炎 で あ る ． 以 前 はAgPを 早 期 発 症 型 歯 周 炎 ，CPを 成 人 性 歯 周 炎 と し て 年 齢 を 診 断 基 準 に 取 り 入 れ て い た が ， 早 期 発 症 型 歯 周 炎 と 診 断 さ れ た 患 者 が 加 齢 に よ っ て 成 人 性 歯 周 炎 へ と 診 断 名 が 変 わ る こ と が 不 合 理 で あ る と さ れ ， そ れ ぞ れAgPとCPに 診 断 名 が 変 更 さ れ た ． 日 本 人 で は ，CPの 罹 患 率 は 約48％ ，AgPの 罹 患 率 は 約0.05 - 0.1%で あ る と 考 え ら れ て い る

（Okamoto et al., 1988；Albandar et al., 2002）．AgPで は ， プ ラ ー ク 細 菌 の 量 や 停 滞 時 間 が 少 な い に も か か わ ら ず 重 篤 化 す る こ と か ら ， 特 異 的 な 歯 周 病 原 菌 の 感 染 ， 免 疫 応 答 の 障 害 ， 歯 周 炎 の 遺 伝 的 感 受 性 な ど の 特 徴 が 報 告 さ れ て き た が ， 未 だ 明 確 な 機 序 は 明 ら か と な っ て い な い ．

歯 周 炎 は ， 細 菌 要 因 を 主 要 な 原 因 と し ， 多 く の 場 合 口 腔 清 掃 不 良 に よ り 増 幅 さ れ る （Berezow et al ., 2011；Darveau, 2010）． 歯 周 炎 の 発 症 と 進 行 は ， 環 境 要 因 で あ る 喫 煙 （Tomar et al., 2000） 等 に よ り 影 響 を 受 け る ． 加 え て 宿 主 要 因 で あ る 年 齢 ， 性 別 （Shiau et al ., 2010） 等 に よ り 影 響 を 受 け

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る ．ま た ，歯 周 炎 は ，糖 尿 病（Soskolne et al., 2001），冠 動 脈 性 心 疾 患（Nakib et al ., 2004） お よ び 妊 娠 （Xi ong et al ., 2005） な ど の 全 身 状 態 に 影 響 を 与 え る こ と が 報 告 さ れ て い る ．一 方 で 歯 周 炎 は 双 生 児 研 究 に お い て38 - 82%

の 遺 伝 率 で あ っ た こ と（Michalowic et al ., 1991），慢 性 歯 周 炎 の 約 半 数 は50%

の 遺 伝 率 で あ っ た こ と （Michalowic et al., 2000） が 報 告 さ れ て い る ， さ ら に ア メ リ カ 人 の 限 局 型 ま た は 広汎型 侵 襲 性 歯 周 炎 の39人 の 発 端 者 の77人 の 兄 弟 を 対 象 と し た 研 究 で ， 兄 弟 の50%が 侵 襲 性 歯 周 炎 に 罹 患 し て い た

（Boughm an et al., 1991） こ と な ど か ら ， 歯 周 炎 の 発 症 に は 遺 伝 的 要 因 が 関 与 す る こ と も 示 唆 さ れ て い る ．

こ れ ま で の 歯 周 炎 に 対 す る 候 補 遺 伝 子 の 研 究 で は ， 自 己 免 疫 ， サ イ ト カ イ ン に よ る 炎 症 反 応 ， 細 胞 表 層 の 受 容 体 ， 酵 素 や 主 要 組 織 適 合 遺 伝 子 複 合 体 に 関 連 す る 遺 伝 子 な ど に 焦 点 が 当 て ら れ て き た ． し か し 未 だ 一 致 し た 結 論 が 得 ら れ て い る 遺 伝 子 は 認 め ら れ て お ら ず ， 結 果 に つ い て は 議 論 の 余 地 が あ る と 考 え ら れ て い る （Laine et al., 2012） ． 近 年 で は ， 疾 患 の 発 症 機 序 等 の 前 提 を 考 慮 せ ず ， ゲ ノ ム 全 体 を 網 羅 的 に 調 べ ， 疾 患 と 関 連 す る 遺 伝 子 を 同 定 す る 研 究 手 法 で あ る Genome Wide Association Study

（GWAS） が 注 目 さ れ て い る ．

ゲ ノ ム ワ イ ド 関 連 解 析 は ， 通 常 ， 全SNPを 解 析 す るGWASと そ の 結 果 に 基 づ い て 選 ば れ た 候 補SNPを 別 の 集 団 で 再 現 性 を 検 討 す るReplication studyか ら 成 り ，Combined analysis に よ っ てGWASとReplication studyを 統 合 し て 最 終 的 な 解 析 結 果 を 得 る ． こ の よ う に ， GWASか ら Combined sanalysisま で の 研 究 の 全 行 程 もGWASと 呼 ば れ て い る た め ，GWASが 全 行 程 を 指 す の か ， 最 初 の 解 析 を 指 す の か 区 別 し に く い ． そ の た め 本 稿 に お い て は 全 行 程 に つ い て は ゲ ノ ム ワ イ ド 関 連 解 析 と 記 し ，最 初 に 行 うGWAS と 区 別 し て 用 い る こ と と す る ．

現 在 ま で に 欧 米 人 のAgPとCPを 対 象 と し た ゲ ノ ム ワ イ ド 関 連 解 析 が 行

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わ れ て お り （Di vari s et al ., 2013; Schaefer et al ., 2010），AgPに つ い て は ゲ ノ ム ワ イ ド 関 連 解 析 の 有 意 水 準（P ≦ 5.0 × 10^{- 8}）を 満 た し た 感 受 性 遺 伝 子 が 報 告 さ れ て い る が ，CPの ゲ ノ ム ワ イ ド 関 連 解 析 に お い て はGWAS有 意 水 準 を 満 た し た 感 受 性 遺 伝 子 は 認 め ら れ て い な い ． ま た ， こ れ ま で の 歯 周 炎 を 対 象 と し た ゲ ノ ム ワ イ ド 関 連 解 析 の 結 果 は ， 他 の 集 団 で 再 現 性 を 確 認 さ れ て お ら ず ， こ れ ま で に ア ジ ア 人 の 集 団 で の 歯 周 病 の ゲ ノ ム ワ イ ド 関 連 解 析 は 行 わ れ て い な い ．

本 研 究 で は 日 本 人 の 歯 周 炎 に つ い て の 遺 伝 的 危 険 因 子 を 同 定 す る こ と を 目 的 と し て ， 日 本 人 の 歯 周 炎 の 被 験 者 に 対 し ゲ ノ ム ワ イ ド 関 連 解 析 を 行 っ た ．

【 方 法 】

被 験 者 ：BioBank Japan参 加 者 ， 北 海 道 医 療 大 学 ， 及 び 東 京 医 科 歯 科 大 学 に て 同 意 の 得 ら れ た 参 加 者 を 被 験 者 と し て 選 択 し た ．GWASで は ， BioBank Japanよ り1,593人 の 歯 周 炎 の 被 験 者 を 選 択 し た ． 対 象 者 と し て BioBank Japanの ゲ ノ ム ワ イ ド ス ク リ ー ニ ン グ デ ー タ7,980人 を 使 用 し た ． Replication studyで は 北 海 道 医 療 大 学 （n = 141） ， 東 京 医 科 歯 科 大 学 （n = 35） ， お よ び BioBank Japan（n = 991） か ら1,167人 の 歯 周 炎 患 者 を 被 験 者 と し た ． 対 象 者 と し て ，BioBank Japanの ゲ ノ ム ワ イ ド ス ク リ ー ニ ン グ デ ー タ7,178人 を 使 用 し た ． 本 研 究 は ， 理 化 学 研 究 所 横 浜 研 究 所 ， 北 海 道 医 療 大 学 ， お よ び 東 京 医 科 歯 科 大 学 の 倫 理 審 査 委 員 会 に て 承 認 さ れ て お り 全 て の 被 験 者 か ら こ の 研 究 の た め の 文書によるイ ン フ ォ ー ム ド コ ン セ ン ト を 得 て い る ．

病 型 の 診 断 と 定 義：BioBank Japan は ，日 本 の 66 の 協 力 医 療 機 関 に メ デ ィ カ ル ・ コ ー デ ィ ネ ー タ ー を 配 置 し て ，東 京 大 学 医 科 学 研 究 所 に DNA 等 試 料 ・ 臨 床 情 報 を 収 集 し た も の で あ る ．BioBank Japan に お け る 歯 周 炎 の

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臨 床 情 報 は ， 患 者 群 に お い て は プ ロ ー ビ ン グ デ プ ス （P D） の 測 定 値 を 含 む 口 腔 検 査 デ ー タ を 用 い た ． 患 者 群 は 各 施 設 担 当 医 の 診 断 に 基 づ き 選 択 し て い る ． 対 照 群 に つ い て は ， 問 診 用 の チ ェ ッ ク シ ー ト に て 歯 周 病 が 無 し と さ れ る も の を 選 択 し た ． 対 照 群 は 歯 周 病 の 検 査 は 行 わ れ て い な い ． 歯 周 炎 は さ ら に 米 国 歯 周 病 学 会 （AAP） の 分 類 に 基 づ い て 限 局 型 歯 周 炎

（ 歯 周 ポ ケ ッ ト が 全 部 位 の 30%未 満 ） と 広 汎 型 歯 周 炎 （ 歯 周 ポ ケ ッ ト が 全 部 位 の 30%以 上 ） に 分 類 し ， （Page et al., 2007; Armitage et al., 2010）そ れ ぞ れ 解 析 を 行 っ た ．

SNPの 遺 伝 子 型 の 同 定 と ク オ リ テ ィ コ ン ト ロ ー ル ：GWASで 患 者 群 と 対 照 群 に 対 し てHuman Omni Express BeadChip（OmniExpress，イルミナ株式会社 ） を 使 用 し 検 体 のSingle nucleotide polymorphism（SNP） の遺伝子型を同定した（ 図 1） ．

被 験 者 の 集 団 の 構 造 化 の 評 価 と し て ，HapMap phaseⅡ の デ ー タ ベ ー ス か ら 得 ら れ た 欧 米 人【Utah residents with ancestry from northern and western Europe：

CEU（ 北 ま た は 西 ヨ ー ロ ッ パ 人 を 祖 先 に 持 つ ユ タ 州 在 住 の 住 民 ）】， ア フ リ カ 人 【Yoruba in Ibadan， Nigeria：YRI（ ナイジェリアのイバダン市在 住 の ヨ ルバ人）】，東 ア ジ ア 人 【Han Chinese in Beijing：China CHB（ 漢民族系を 祖 先 に 持 つ 中国人）， 日 本 人 【Japanese in Tokyo：JPT（ 東 京 在 住 の 日 本 人 ）】 の 被 験 者 の 遺 伝 子 型 の デ ー タ を 融 合 さ せ ， 主 成 分 分 析 を 行 っ た （ 図2）．

品 質 管 理 （Quality Controls：QC）と し て ，i） 患 者 群 と 対 照 群 で 共 にSNP の Call rate ≧ 99% ， ii ） 対 照 群 の ハ ー デ ィ ワ イ ン ベ ル グ 平 衡

（Hard y-Wei nberg E quilibrium：HWE） がP > 1.0 × 10⁻⁶，iii） 患 者 と 対 象 者 で 共 に 低 頻 度 ア レ ル 頻 度（Mi nor Al lel e Frequenc y：MAF）≧ 0.01，iv） 近 親 者 の 検 体 の 除 外 ，v）ト ッ プ100SNPに つ い て 専 門 家 に よ る 解 析 結 果 の 視 覚 的 チ ェ ッ ク ， を 行 っ た ． 上 記 に お い て ，i） のCall rate と は1つ のSNP に つ い て 多 検 体 で 遺 伝 子 型 を 同 定 し た 際 に 結 果 が 得 ら れ た 検 体 の 割 合 ，ii）

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のHWEと は 同 一 集 団 か ら 得 ら れ た 遺 伝 子 型 デ ー タ に つ い て ， 濃 厚 な 近 親 婚 あ る い は 分 集 団 化 な ど 特 殊 な 場 合 を 除 い て ， そ の 均 一 性 を 検 索 す る た め の 検 定 手 法 ，iii）のMAFと はSNPの ア レ ル の う ち 出 現 頻 度 の 低 い ア レ ル の 頻 度 ，v）の ト ッ プ100SNPと は 関 連 解 析 結 果 に お い てP値 の 上 位100番 目 ま で のSNP， を そ れ ぞ れ 示 し て い る ．

歯 周 炎 患 者 と 対 象 者 で は ，Human Omni Express BeadChip のS NPで 常 染 色 体 の 597,434 SNP がQCを 通 過 し ， さ ら に 解 析 を 行 っ た ．Replication study で はGWASの 結 果 に お い てP ≦ 5.0 × 10⁻⁴を 示 す380 SNPを 選 択 ， そ の 後SNPの 連 鎖 不 平 衡 を 計 算 し そ れ ぞ れ の 領 域 内 でr²が0.8以 上 のSNP の う ち ， 最 もP値 が 低 い250SNPを 選 択 し た ．Replication studyで は マ ル チ プ レ ッ ク ス ポ リ メ ラ ー ゼ 連 鎖 反 応 （Polymerase Chain Reaction：PCR） 併 用 の Invader法 を 用 い て 遺伝子型を同定した． 全 て の 患 者 群 と 対 照 群 のCall rateは 99%以 上 （1検 体 ご と に 複 数 のSNPの 遺 伝 子 型 を 同 定 し た 時 に 結 果 が 得 ら れ たSNPの 割 合 が99％ 以 上 ） と し た ．

統 計 解 析：全 て の 段 階 で ，関 連 解 析 は Cochran–Armitage検定に よ り 行 っ た ． HWE は Chi-square検 定 を 使 用 し た ．GWASで は P ≦ 5.0 × 10^{- 4}，Replication study で は P < 0.05 を 統 計 的 有 意 水 準 と し て 定 め た ．遺 伝 子 環 境 相 互 作 用 の 調 査 は 関 連 が 示 唆 さ れ た S NP に つ い て ， 歯 周 炎 患 者 と 対 象 者 を そ れ ぞ れ 喫 煙 経 験 者 と 喫 煙 未 経 験 者 に 層 別 し 解 析 を 行 っ た（Cochran–Armitage検定）．

SNP と 喫 煙 歴 の Pintractionは PLINK を 使 用 し て 解 析 し た ．Pintraction < 0.05 を 統 計 的 有 意 水 準 と し て 定 め た ．GWAS と Replication study の 結 果 に つ い て は ，Inverse variance法 に て Combined analysis を 行 っ た ．Combined analysis の 結 果 に て ，P < 5.0 × 10^{- 8} を ゲ ノ ム ワ イ ド 関 連 解 析 の 有 意 水 準 と し た ． ま た ，R epli cation s tud y に て P < 0.05，GW AS と Repli cat ion stud y で 一 致 し た 傾 向 ， お よ び R epli cation stud y に て P < 1.0 × 10^{- 5} を 示 す も の を 関 連 の 示 唆 さ れ る S NP と し た ． 研 究 結 果 全 体 （GWAS，R epli cation st ud y，

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Combined anal ys is） で の 非 一 貫 性 を 示 す 異 種 性 （Phet） は Cochran’s Q検 定 を 使 用 し て 推 定 し た ． 関 連 の 示 唆 さ れ た SNP は 限 局 型 歯 周 炎 と 広 汎 型 歯 周 炎 に 層 別 し 解 析 を 行 っ た（Cochran–Armitage検定）．人 種 の 特 定 の た め に ， EIGENSTR AT を 使 用 し て 主 成 分 分 析 を 行 っ た ．GWAS と Replication study の デ ー タ は R ver.2.15 ま た は PLINK 1.05 を 使 用 し て 計 算 し た（Purcell et al., 2007）．連 鎖 不 平 衡 の 解 析 は Haploview を 使 用 し た（Barrett et al., 2005）．

本 ゲ ノ ム ワ イ ド 関 連 解 析 の 研 究 計 画 を 図 6 に 示 す ．

【 結 果 】

臨 床 的 特 徴 ： GWASの 歯 周 炎 患 者 の 平 均 年 齢 は50.2歳 で あ り ， 対 照 群 で は58.5歳 で あ っ た ． 歯 周 炎 患 者 の 男 女 比 は 男 性 が41.9%， 女 性 が58.1%

で あ り ， 対 照 群 の 男 女 比 は 男 性 が57.8%， 女 性 が42.2%で あ っ た ． 歯 周 炎 患 者 の 喫 煙 者 は43.3％ （ 構 成 比 ： 男 性65.2%， 女 性34.8%） で ， 糖 尿 病 は 1.6%（ 構 成 比：男 性59.2%，女 性40.8%）で あ っ た ．対 照 群 の 喫 煙 者 は51.7％

（ 構 成 比：男 性81.4%，女 性19.6%）で ，糖 尿 病 は7.2%（ 構 成 比：男 性65.0%， 女 性35.0%） で あ っ た ．R eplicati on st udy に お け る 歯 周 炎 患 者 の 平 均 年 齢 は70.7歳 で あ り ，対 照 群 で は44.8歳 で あ っ た ．歯 周 炎 患 者 の 男 女 比 は 男 性 が49.1%， 女 性 が50.9%で あ り ， 対 照 群 の 男 女 比 は 男 性 が52.9%， 女 性 が 47.1%で あ っ た ． 歯 周 炎 患 者 の 喫 煙 者 は33.0％ （ 構 成 比 ： 男 性85.7%， 女 性14.3%）で ，糖 尿 病 は9.5%（ 構 成 比：男 性55.3%，女 性44.7%）で あ っ た ． 対 照 群 の 喫 煙 者 は48.6％ （ 構 成 比 ： 男 性70.0%， 女 性30.0%） で ， 糖 尿 病 は7.7%（ 構 成 比 ： 男 性61.6%， 女 性38.4%） で あ っ た （ 表1） ．

歯 周 炎 のGWASの 結 果 ： 図1はGWASに て 検 定 し た597,434 SNPの 染 色 体 上 の 位 置 とP値 を 示 す ．GWASの 結 果 に て ゲ ノ ム ワ イ ド 関 連 解 析 の 有 意 水 準 （P < 5.0 × 10^{- 8}） を 満 た すSNPは 認 め な か っ た ．

主 成 分 分 析 よ り 本 研 究 の 検 体 の う ち 日 本 人 の ク ラ ス タ ー に 属 さ な い 検

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体 は ，1検 体 存 在 し て お り 被 験 者 か ら 排 除 し た ． ま た 本 研 究 の 被 験 者 は 一 般 的 な 日 本 人 の ク ラ ス タ ー と 一 致 し て い た （ 図2） ． 諸 外 国 人 の 小 集 団 が 全 被 験 者 の 中 に １ か ら 複 数 存 在 し ， 被 験 者 が 均 一 な 集 団 で な い 状 況 な ど を 集 団 の 構 造 化 を 認 め る と す る 。 今 回 の 結 果 で は ， 人 種 に よ る 集 団 の 構 造 化 は 認 め ら れ な い と 判 断 し た ．

QQプ ロ ッ ト （ 図3） は ，P値 の 観 測 値 と 期 待 値 の 分 布 を 示 し て お り ， 解 析 全 体 の 問 題 点 を 把 握 す る た め に 用 い ら れ る ． 集 団 に 構 造 化 が 大 き い 場 合 （ 濃 厚 な 近 親 婚 ， 分 集 団 化 な ど ） 等 で 期 待 値 と 観 測 値 に ず れ が 生 じ る 場 合 に は ， 遺 伝 子 型 同 定 に 問 題 が 生 じ て い る と 考 え ら れ る ． 遺 伝 的 イ ン フ レ 係 数 は ラ ム ダ （λ）= 1.024で あ り ，被 験 者 に お け る 遺 伝 子 型 同 定 の エ ラ ー や ， 集 団 の 構 造 化 等 に 起 因 す る 偽 陽 性 の 可 能 性 は 低 く ， 遺 伝 子 型 同 定 を 行 う 上 で 問 題 な い こ と が 示 唆 さ れ た ．

既 報 の GWASに お い てAgPと 関 連 が あ る と 報 告 さ れ て い る GLT6D1

（rs1537415：P = 2.40 × 10^{- 1}），重 度CPと 関 連 が あ る と 報 告 さ れ て い るNPY

（rs2521634： JTP，MAF = 0），中 等 度CPと 関 連 が あ る と 報 告 さ れ て い る NCR2 （rs7762544：P = 3.64 × 10^{- 1}），EMR1/VAV1（rs3826782：P = 3.64 × 10^{- 1}） は ， 本GWASで は 有 意 な 関 連 を 認 め な か っ た （ 表2） ．

候 補 遺 伝 子 研 究 に お い て 今 ま で に 歯 周 炎 と 関 連 が あ る と 報 告 さ れ て い る ，CD14，FCGR2A，IL10，IL1A，IL1B，IL1RN，IL4，IL6，MMP1，TLR4， TNF，VDR，TLR2，FPR1の 遺 伝 子 多 型 に つ い て 検 討 し た と こ ろ ， 有 意 な 関 連 を 認 め な か っ た （ 表3）．

Repli cation st ud yとCombined analysis：GWASに てP ≦ 5.0 × 10⁻⁴を 示 し た250SNPに つ い て ， さ ら に 感 受 性 遺 伝 子 を 同 定 す る た め にReplication studyを 行 っ た ．15SNPがReplication studyの 有 意 水 準（P < 0.05）を 満 た し た ．

GWASとReplication studyの 結 果2SNPは ，Repli cat ion stud yに てP < 0.05，

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GWASとRepli cati on stud yで 一 致 し た 傾 向 ， お よ びCombined analysisに てP

< 1.0 × 10^{- 5}を 示 し た た め ， こ の2S NPは 関 連 が 示 唆 さ れ た 【rs 2392510： 染 色 体 番 号7p14.1（Combined analysis P = 4.17 × 10⁻⁶，OR = 0.87，95%C I = 0.83 - 0.93），rs 9446777：染 色 体 番 号6q13（Combined analysis P = 4.83 × 10⁻⁶， OR = 0.82，95%C I = 0.75 - 0.90） 】 （ 表4）． し か し ゲ ノ ム ワ イ ド 関 連 解 析 の 有 意 水 準 （P < 5.0 × 10^{- 8}） を 満 た す SNP は ，Combined analysisに お い て も 認 め ら れ な か っ た ．

関 連 の 示 唆 さ れ た 遺 伝 子 座 位 の 領 域 の プ ロ ッ ト：rs2392510 はGタ ン パ ク 結 合 型 受 容 体141（GPR141）遺 伝 子 の 第2イ ン ト ロ ン に 位 置 し て い る が ， regional plotと 組換え価か ら ，GPR141とNME/NM23フ ァ ミ リ ー メ ン バ ー

（NME8） 遺 伝 子 の2遺 伝 子 を 含 む37.562か ら37.908メ ガ ベ ー ス （Mega base：Mb） の 連 鎖 不 平 衡 領 域 を 示 し て い る こ と を 認 め た ．rs9446777は カ リ ウ ム 電 位 依 存 性 チ ャ ネ ル メ ン バ ー5（KCNQ5） 遺 伝 子 の 第1イ ン ト ロ ン に 位 置 し て お り ，regional plotと 組 み 換 え 価 か ら ，KCNQ5の み を 含 む73.449 か ら73.650Mbの 連 鎖 不 平 衡 領 域 を 示 し て い る こ と が 認 め ら れ た （ 図4）．

連鎖不平衡とは2つ以上のSNPの関係を見たときに，特定のアレルの組み合わせの頻 度が高くなる場合，そのSNP間に存在する関係とさる．連鎖不平衡の強さを示す値と してr²（相関係数）が用いられる．r²は特定のSNPと周辺SNPの関連の強さを示してい る．

遺 伝 子 環 境 相 互 作 用：関 連 が 示 唆 さ れ たSNPと 喫 煙 歴 で の 層 別 解 析 の 結 果 ， rs2392510 は ， 喫 煙 未 経 験 者 よ り も 喫 煙 経 験 者 で よ り 強 い 関 連 を 示 し た （ 喫 煙 経 験 者 ：OR = 0.78；95%CI = 0.69 - 0.88， 喫 煙 未 経 験 者 ：OR = 0.93；95%CI = 0.83-1.04）． 加 え て ， 喫 煙 歴 と 主 要 なSNPと の 間 の 関 連 は

Pi n t r a c t i o n = 0.03で あ り ， 相 互 作 用 を 認 め た ．（ 表5） ．

歯 周 炎 の 病 型 に よ る 層 別 解 析 ： 関 連 が 示 唆 さ れ た SNP（rs9446777及び rs2392510）に つ い て 限 局 型 歯 周 炎 と 広 汎 型 歯 周 炎 に 層 別 解 析 を 行 いORを 比

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較 し た と こ ろ ，GPR141 - NME8（rs2392510） 遺 伝 子 は 限 局 型 歯 周 炎 よ り 広 汎 型 歯 周 炎 に て 関 連 を 認 め た ．KCNQ5（rs9446777） 遺 伝 子 は 広 汎 型 歯 周 炎 よ り 限 局 型 歯 周 炎 に て よ り 関 連 を 認 め た ．（ 図5）．

【 考 察 】

本 研 究 は ， 日 本 人 の 歯 周 炎 患 者 を 対 象 と し た 初 め て の ゲ ノ ム ワ イ ド 関 連 解 析 で あ る ． こ れ ま で の 歯 周 炎 を 対 象 と し た 候 補 遺 伝 子 の 研 究 は ， 未 だ 一 致 し た 結 論 の 得 ら れ て い る 遺 伝 子 は 認 め ら れ て い な い （Laine et al., 2012） ． ま た 欧 米 で 行 わ れ た 歯 周 炎 を 対 象 と し た ゲ ノ ム ワ イ ド 関 連 解 析 の 結 果 は 他 の 集 団 で 再 現 性 を 確 認 さ れ て お ら ず ， こ れ ま で に ア ジ ア 人 の 集 団 で の 歯 周 病 の ゲ ノ ム ワ イ ド 関 連 解 析 は 行 わ れ て い な い（Di vari s et al., 2013; Schaefer et al., 2010） ．

GWASの 被 験 者 で は 平 均 年 齢 は 対 照 群 の 方 が 高 か っ た ．ま た 遺 伝 要 因 以 外 の 宿 主 因 子 （ 男 性 ， 糖 尿 病 ） や 環 境 因 子 （ 喫 煙 経 験 ） を 有 す る 者 の 割 合 は い ず れ も 対 照 群 の 方 が 高 か っ た ．Repli cation st ud yの 被 験 者 で は 平 均 年 齢 は 対 照 群 の 方 が 低 か っ た ， ま た 男 性 ， 喫 煙 経 験 者 の 割 合 は い ず れ も 対 照 群 の 方 が 高 か っ た ． そ の 一 方 糖 尿 病 を 有 す る 者 の 割 合 は 患 者 群 の 方 が 高 か っ た （ 表1） ． 以 上 よ り 本 研 究 モ デ ル は 対 照 群 が 遺 伝 要 因 以 外 の 宿 主 因 子 （ 男 性 ， 糖 尿 病 ） や 環 境 因 子 （ 喫 煙 経 験 ） を 多 く 有 し て い る こ と か ら,患 者 群 で 認 め ら れ た 特 徴 が 遺 伝 要 因 以 外 の 宿 主 因 子,環 境 因 子 に よ る も の で あ る 可 能 性 が 低 く ， 遺 伝 要 因 を 見 る た め に は 適 切 な モ デ ル で あ る と 考 え ら れ た ．

本 研 究 で は ゲ ノ ム ワ イ ド 関 連 解 析 の 有 意 水 準（P ≦ 5.0 × 10^{- 8}）を 満 た すSNPを 見 つ け ら れ な か っ た ．し か し な が ら ，関 連 の 示 唆 さ れ る 遺 伝 子 座 位 と し て2S NPを 同 定 し た ．

KCNQ5 は 屈 折 障 害 及 び 近 視 の ゲ ノ ム ワ イ ド 関 連 解 析 に て 感 受 性 遺 伝

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子 と し て 報 告 さ れ て い る が ， 歯 周 組 織 で の 発 現 は 報 告 さ れ て い な い

（Verhoevenet al., 2013）．本研究で歯周炎と相関があることが示唆されたKCNQ5

のSNPについて，妊娠性高血圧症候群の胎盤組織でKCNQ5mRNAの発現が有意に低下 することが報告されている（Mistry et al., 2011）．また，近年歯周炎と妊娠性高血圧 症候群の間には相関が認められる事が報告されている（Sgolastra et al., 2013）．以上 より歯周炎と妊娠性高血圧症候群の相関にKCNQ5の発現異常が関与する可能性が示 唆される．KCNQ5は神経細胞での発現が報告されており（Roepke et al., 2007），さら に神経細胞が産生するペプチドによる炎症（神経性炎症）が歯周炎に関与しているこ とが報告されている（Lundy et al., 2004）ことから，KCNQ5のSNPは神経性炎症を介 して歯周炎と関係する可能性があると考えられる．

GPR141は ， 小 児 の 肥 満 の ゲ ノ ム ワ イ ド 関 連 解 析 に て 関 連 の 示 唆 さ れ る 領 域 と し て 報 告 さ れ て い る ． そ の 一 方 ， 歯 周 組 織 で の 発 現 は 報 告 さ れ て い な い （Comuzzie et al., 2012） ． GPR141は骨髄細胞や腫瘍細胞で発現を確認 されている（Fredriksson et al., 2003）．GPR141はケモカイン受容体のグループであ ることから，白血球の機能に関連する可能性がある．こ の た めGPR141が 歯 周 病 原 菌 に 対 す る 免 疫 応 答 に 関 連 し て い る 可 能 性 が 考 え ら れ る ．

NME8は 骨 塩 量 の ゲ ノ ム ワ イ ド 関 連 解 析 に て 感 受 性 遺 伝 子 と し て 報 告 さ れ て い る が ， 歯 周 組 織 で の 発 現 は 報 告 さ れ て い な い （Estrada et al ., 2013） ． 骨密度は破骨細胞と骨芽細胞の間の活性のバランスにより調節される．歯 周炎は歯周組織での破骨細胞形成の亢進を原因とする（Nagasawa et al., 2007）．こと から，NME8が破骨細胞形成の増加により歯周炎に関連している可能性がある．

Divarisら は 欧 米 人 で 慢 性 歯 周 炎 の ゲ ノ ム ワ イ ド 関 連 解 析 で 関 連 の 示 唆 さ れ る 遺 伝 的 部 位 と し てrs2521634（NPY） 及 びrs3826782（EMR1/VAV1），

rs7762544（NRC2）を 報 告 し（Divaris et al., 2013），S chaeferら は 欧 州 人 の 侵 襲 性 歯 周 炎 の ゲ ノ ム ワ イ ド 関 連 解 析 で ゲ ノ ム ワ イ ド 関 連 解 析 の 有 意 水 準 を 満 た す 領 域 と し てrs1537415（GLT6D1） を 報 告 し て い る （Schaefer et al.,

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2010）．し か し な が ら ，い ず れ も 本 研 究 で は 歯 周 炎 と こ れ ら 部 位 の 間 に 有 意 な 関 連 を 認 め な か っ た （ 表2） ．rs2521634（NPY） 及 びrs3826782

（EMR1/VAV1）は，各研究の被験者における歯周炎の病型及び，診断の違いにより 関連を認められなかった可能性が考えられる．rs1537415（GLT6D1）に 関 し て も ， 各研究の被験者における歯周炎の病型及び，診断の違いにより関連を認められなかっ た可能性が考えられる．加えて， rs1537415は代替えSNP（rs10858143）を確認してお

り，r²=0.41であることから関連を認められなかった可能性が考えられる．rs7762544

（NRC2） は ， 日 本 人 のMAFが0.00の た め ， 欧 米 人 と の 人 種 差 に よ り 関 連 を 認 め ら れ な か っ た と 結 論 付 け ら れ る ．

今 回 の 研 究 に お い て 、 過 去 の 候 補 遺 伝 子 研 究 結 果 か ら 歯 周 炎 と 関 連 が あ る と 報 告 さ れ て い る 遺 伝 子 多 型 に つ い て 検 討 し た と こ ろ ， 有 意 な 関 連 を 認 め な か っ た （ 表3） ． こ の よ う に ， こ れ ら 候 補 遺 伝 子 は 本 ゲ ノ ム ワ イ ド レ ベ ル で 関 連 を 認 め な か っ た こ と か ら ， 歯 周 炎 の 遺 伝 率 を 説 明 す る 割 合 と し て は 低 い も の と 考 え ら れ る ． し か し 歯 周 炎 は 多 因 子 疾 患 で あ る こ と か ら 候 補 遺 伝 子 の リ ス ク ア レ ル を 複 数 有 す る こ と で ， 歯 周 炎 の 遺 伝 率 を 高 め る 可 能 性 も 考 え ら れ る ．

歯 周 炎 は ， 遺 伝 的 要 因 に 加 え 様 々 な 環 境 要 因 に よ り 影 響 さ れ る ． 本 研 究 で は ，関 連 が 示 唆 さ れ たSNP（rs9446777及びrs2392510）に 対 す る 喫 煙 歴 の 影 響 を 検 索 し た ．そ の 結 果 ，喫 煙 歴 と 主 要 なSNPと の 間 に ，相 互 作 用 を 認 め た ． 喫煙は，歯周炎の主要な環境要因である．喫煙はケモカインシグナルの障害 により好中球のケモカイン活性を低下させる（Sapey et al., 2011）．好中球の機能異常 は歯周炎に影響することが知られており，またGPR141遺伝子はケモカイン受容体の グループでいることから, GPR141遺伝子のシグナルは喫煙により影響される可能性 が考えられる（Fredriksson et al ., 2003） ．

既 報 のGWASで は 歯 周 炎 を 病 型 や 重 症 度 で 分 類 し 解 析 を 行 っ て い る

（Divaris et al., 2013）．我 々 は 関 連 が 示 唆 さ れ たS NP（rs9446777及びrs2392510）

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に つ い て 限 局 型 歯 周 炎 と 広 汎 型 歯 周 炎 に 分 類 し て 解 析 を 行 っ た ． 限 局 型 歯 周 炎 と 広 汎 型 歯 周 炎 に 分 類 し て 環 境 因 子 の 分 布 を 確 認 し た と こ ろ ， 広 汎 型 歯 周 炎 で は 限 局 型 歯 周 炎 よ り も 喫 煙 率 が 高 い こ と を 認 め た（ 表6）．ま た，rs2392510と 喫 煙 歴 と の 間 に は 相 互 作 用 が 認 め ら れ た ．よってrs2392510 は喫 煙 に 対 す る 感 受 性 を 介 し て 広 汎 型 歯 周 炎 に 関 連 す る 可 能 性 が 考 え ら れ た ．rs9446777は喫煙歴と の 間 に は 相 互 作 用 が 認 め ら れ な か っ た ．よって歯

周炎とrs9446777の関連は喫煙の影響を受けないと考えられた．

これらの結果は，いくつかの環境要因は遺伝要因と相互作用を持ち， SNPと環境 要因の総合的な解析は，歯周炎へのSNPの関連を明確にするために必要であると考え られた．歯 周 炎 の 遺 伝 的 要 因 は 細 菌 要 因 や 環 境 要 因 の 感 受 性 に 関 与 す る 可 能 性 が あ る ． よ っ て 歯 周 炎 の 感 受 性 遺 伝 子 の 同 定 の た め に は ， 細 菌 要 因 や 環 境 要 因 を 考 慮 し た 検 体 を 用 い た 総 合 的 な 解 析 が 必 要 で あ る 事 が 示 唆 さ れ た ．

【 結 論 】

本 研 究 で は 日 本 人 で 初 の 歯 周 炎 の ゲ ノ ム ワ イ ド 関 連 解 析 を 行 い ， 感 受 性 遺 伝 子 の 可 能 性 が あ る2領 域（KCN Q5，GPR141-N ME8）を 同 定 し た ．本 研 究 で 得 ら れ た 結 果 に つ い て さ ら に 再 現 性 の 確 認 を 行 う こ と に よ っ て 疾 患 の 病 因 に つ い て の 理 解 や ， 新 た な 予 防 や 治 療 法 の 開 発 に 繋 が る 可 能 性 が 示 唆 さ れ た ．

【 謝 辞 】

本論文は，筆者が北海道医療大学歯学部大学院歯学研究科博士課程に在籍中の研究成果 をまとめたものである．本学歯学部口腔機能修復・再建学系歯周歯内治療学分野教授古市 保志先生には指導教官として本研究の実施の機会を与えて戴き，その遂行にあたって終始，

ご指導戴いた．ここに深謝の意を表する．本学歯学部口腔生物学系 微生物学分野教授中

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澤太先生には主査として，本学歯学部人間基礎科学分野教授東城庸介先生，並びに，本 学歯学部口腔構造・機能発育学系 保健衛生学分野教授千葉逸男先生には副査としてご 助言を頂くとともに本論文の細部にわたりご指導頂いた．ここに深謝の意を表する．本研 究では，理化学研究所横浜研究所・統合生命医科学研究センター疾患多様性医科学研究 部門・基盤技術開発研究グループグループディレクター久保充明先生，中澤太先生，

本学歯学部口腔機能修復・再建学系歯周歯内治療学分野准教授長澤敏行先生，に有益なご 討論ご助言を戴いた．ここに深謝の意を表する．さらに，本学歯学部口腔機能修復・再建 学系歯周歯内治療学分野の各位には研究遂行にあたり日頃より有益なご討論ご助言を戴 いた．ここに感謝の意を表する．

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【文献】

Albandar JM ＆ Tinoco EM. Global epidemiology of periodontal diseases in children and young persons. Periodontol 2000 29: 153-176, 2002.

Armitage GC. Periodontal diagnoses and classification of periodontal diseases. Periodontol 2000 34: 9-21, 2004.

Armitage GC ＆ Cullinan MP. Comparison of the clinical features of chronic and aggressive periodontitis. Periodontol 2000 53: 12-27, 2010.

Barrett JC, Fry B, Maller J ＆ Daly MJ. Haploview: analysis and visualization of LD and haplotype maps. Bioinfomatics 21: 263-5, 2005.

Berezow AB ＆ Darveau RP. Microbial shift and periodontitis. Periodontol 2000 55: 36–47, 2011.

Boughman JA, Astemborski JA ＆ Suzuki JB. Phenotypic assessment of early onset periodontitis in sibships. J Clin Periodontol 4: 233-9, 1992.

Comuzzie AG, Cole SA, Laston SL, Voruganti VS, Haack K and Gibbs RA ＆ Butte NF.

Novel Genetic Loci Identified for the Pathophysiology of Childhood Obesity in the Hispanic Population. PLoS Genet: 7: e51954, 2012.

Darveau RP. Periodontitis: a polymicrobial disruption of host homeostasis. Nat Rev Microbiol 8: 481-90, 2010.

Divaris K, Monda KL, North KE, Olshan AF, Reynolds LM, Hsueh WC, Lange EM, Moss K, Barros SP, Weyant RJ, Liu Y, Newman AB, Beck JD ＆ Offenbacher S. Exploring the genetic basis of chronic periodontitis: a genome-wide association study. Hum Mol Genet 22: 2312-24, 2013.

Estrada K, Styrkarsdottir U, Evangelou E, Hsu YH, Duncan EL, Ntzani EE, Oei L, Albagha OM, Amin N, Kemp JP, Koller DL, Li G, Liu CT, Minster RL, Moayyeri A, Vandenput L, Willner D, Xiao SM, Yerges-Armstrong LM, Zheng HF, Alonso N, Eriksson J, Kammerer CM, Kaptoge SK, Leo PJ, Thorleifsson G, Wilson SG, Wilson JF, Aalto V, Alen M,

15

Aragaki AK, Aspelund T, Center JR, Dailiana Z, Duggan DJ, Garcia M, Garcia-Giralt N, Giroux S, Hallmans G, Hocking LJ, Husted LB, Jameson KA, Khusainova R, Kim GS, Kooperberg C, Koromila T, Kruk M, Laaksonen M, Lacroix AZ, Lee SH, Leung PC, Lewis JR, Masi L, Mencej-Bedrac S, Nguyen TV, Nogues X, Patel MS, Prezelj J, Rose LM, Scollen S, Siggeirsdottir K, Smith AV, Svensson O, Trompet S, Trummer O, van Schoor NM, Woo J, Zhu K, Balcells S, Brandi ML, Buckley BM, Cheng S, Christiansen C, Cooper C, Dedoussis G, Ford I, Frost M, Goltzman D, González-Macías J, Kähönen M, Karlsson M, Khusnutdinova E, Koh JM, Kollia P, Langdahl BL, Leslie WD, Lips P, Ljunggren Ö, Lorenc RS, Marc J, Mellström D, Obermayer-Pietsch B, Olmos JM, Pettersson-Kymmer U, Reid DM, Riancho JA, Ridker PM, Rousseau F, Slagboom PE, Tang NL, Urreizti R, Van Hul W, Viikari J, Zarrabeitia MT, Aulchenko YS, Castano-Betancourt M, Grundberg E, Herrera L, Ingvarsson T, Johannsdottir H, Kwan T, Li R, Luben R, Medina-Gómez C, Palsson ST, Reppe S, Rotter JI, Sigurdsson G, van Meurs JB, Verlaan D, Williams FM, Wood AR, Zhou Y, Gautvik KM, Pastinen T, Raychaudhuri S, Cauley JA, Chasman DI, Clark GR, Cummings SR, Danoy P, Dennison EM, Eastell R, Eisman JA, Gudnason V, Hofman A, Jackson RD, Jones G, Jukema JW, Khaw KT, Lehtimäki T, Liu Y, Lorentzon M, McCloskey E, Mitchell BD, Nandakumar K, Nicholson GC, Oostra BA, Peacock M, Pols HA, Prince RL, Raitakari O, Reid IR, Robbins J, Sambrook PN, Sham PC, Shuldiner AR, Tylavsky FA, van Duijn CM, Wareham NJ, Cupples LA, Econs MJ, Evans DM, Harris TB, Kung AW, Psaty BM, Reeve J, Spector TD, Streeten EA, Zillikens MC, Thorsteinsdottir U, Ohlsson C, Karasik D, Richards JB, Brown MA, Stefansson K, Uitterlinden AG, Ralston SH, Ioannidis JP, Kiel DP ＆ Rivadeneira F. Genome-wide meta-analysis identifies 56 bone mineral density loci and reveals 14 loci associated with risk of fracture. Nat Genet 44: 491-501, 2012.

Fredriksson R, Höglund PJ, Gloriam DE, Lagerström MC ＆ Schiöth HB. Seven

16

evolutionarily conserved human rhodopsin G protein-coupled receptors lacking close relatives. FEBS Letters 554: 381-388, 2003.

Laine ML, Crielaard W ＆ Loos BG. Genetic susceptibility to periodontitis. Periodontol 2000 58: 37-68, 2012.

Lundy FT ＆ Linden GJ. Neuropeptides and Neurogenic Mechanisms in Oral and Periodontal Inflammation. Crit Rev Oral Biol Med 15:82-98, 2004.

Michalowicz BS, Aeppli D, Virag JG, Klump DG, Hinrichs JE and Segal NL, Bouchard TJ Jr

＆ Pihlstrom BL. Periodontal Findings in Adult Twins. J Periodontol 62: 293-299, 1991.

Michalowicz BS, Diehl SR, Gunsolley JC, Sparks BS, Brooks CN and Koertge TE, Califano JV, Burmeister JA ＆ Schenkein HA. Evidence of a substantial genetic basis for risk of adult periodontitis. J Periodontol 71: 1699-707, 2000.

Mistry HD, McCallum LA, Kurlak LO, Greenwood IA, Broughton Pipkin F ＆ Tribe RM.

Novel expression and regulation of voltage-dependent potassium channels in placentas from women with preeclampsia. Hypertension 58:497-504, 2011.

Nagasawa T, Kiji M, Yashiro R, Hormdee D, Lu H, Kunze M, Suda T, Koshy G, Kobayashi H, Oda S, Nitta H ＆ Ishikawa I. Roles of receptor activator of nuclear factor-kappaB ligand （RANKL） and osteoprotegerin in periodontal health and disease. Periodontol 2000 43:65-84, 2007.

Nakib SA, Pankow JS, Beck JD, Offenbacher S, Evans GW and Desvarieux M ＆ Folsom AR. Periodontitis and coronary artery calcification: the Atherosclerosis Risk in Communities （ARIC） study. J Periodontol 75: 505-10, 2004.

Okamoto H, Yoneyama T, Lindhe J, Haffajee A ＆ Socransky S. Methods of evaluating periodontal disease data in epidemiological research. J Clin Periodontol. 15:430-9, 1988.

Page RC ＆ Eke PI. Case definitions for use in population-based surveillance of periodontitis. J Periodontol 78:1387-99, 2007.

Purcell S, Neale B, Todd-Brown K, Thomas L, Ferreira MA, Bender D, Maller J, Sklar P, de

17

Bakker PI, Daly MJ ＆ Sham PC. PLINK: a tool set for whole-genome association and populationbased linkage analysis. Hum Mol Genet 81: 559-75, 2007.

Roepke TA, Malyala A, Bosch MA, Kelly MJ ＆ Rønnekleiv OK. Estrogen regulation of genes important for K+ channel signaling in the arcuate nucleus. Endocrinology 148:4937-51, 2007.

Sapey E, Stockley JA, Greenwood H, Ahmad A, Bayley D, Lord JM, Insall RH ＆ Stockley RA. Behavioral and structural differences in migrating peripheral neutrophils from patients with chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med 183:1176-86, 2011.

Schaefer AS, Richter GM, Nothnagel M, Manke T, Dommisch H, Jacobs G, Arlt A, Rosenstiel P, Noack B, Groessner-Schreiber B, Jepsen S, Loos BG ＆ Schreiber S. A genome-wide association study identifies GLT6D1 as a susceptibility locus for periodontitis. Hum Mol Genet 19: 553-62, 2010.

Sgolastra F, Petrucci A, Severino M, Gatto R ＆ Monaco A. Relationship between periodontitis and pre-eclampsia: a meta-analysis. PLoS One 8:e71387, 2013.

Shiau HJ ＆ Reynolds MA. Sex Differences in Destructive Periodontal Disease: A Systematic Review. J Periodontol 81: 1379-1389, 2010.

Soskolne WA ＆ Klinger A. The relationship between periodontal diseases and diabetes: an overview. Ann Periodontol 6: 91-8, 2001.

Stabholz A, Soskolne WA ＆ Shapira L. Genetic and environmental risk factors for chronic periodontitis and aggressive periodontitis. Periodontol 2000 53:138-53, 2010

Tomar SL ＆ Asma S. Smoking-attributable periodontitis in the United States: findings from NHANES III. J Periodontol 71: 743–51, 2000.

Verhoeven VJ, Hysi PG, Wojciechowski R, Fan Q, Guggenheim JA, Höhn R, MacGregor S, Hewitt AW, Nag A, Cheng CY, Yonova-Doing E, Zhou X, Ikram MK, Buitendijk GH, McMahon G, Kemp JP, Pourcain BS, Simpson CL, Mäkelä KM, Lehtimäki T, Kähönen

18

M, Paterson AD, Hosseini SM, Wong HS, Xu L, Jonas JB, Pärssinen O, Wedenoja J, Yip SP, Ho DW, Pang CP, Chen LJ, Burdon KP, Craig JE, Klein BE, Klein R, Haller T, Metspalu A, Khor CC, Tai ES, Aung T, Vithana E, Tay WT, Barathi VA; Consortium for Refractive Error and Myopia （CREAM）, Chen P, Li R, Liao J, Zheng Y, Ong RT, Döring A; Diabetes Control and Complications Trial/Epidemiology of Diabetes Interventions and Complications （DCCT/EDIC） Research Group, Evans DM, Timpson NJ, Verkerk AJ, Meitinger T, Raitakari O, Hawthorne F, Spector TD, Karssen LC, Pirastu M, Murgia F, Ang W; Wellcome Trust Case Control Consortium 2 （WTCCC2）, Mishra A, Montgomery GW, Pennell CE, Cumberland PM, Cotlarciuc I, Mitchell P, Wang JJ, Schache M, Janmahasatian S, Igo RP Jr, Lass JH, Chew E, Iyengar SK; Fuchs' Genetics Multi-Center Study Group, Gorgels TG, Rudan I, Hayward C, Wright AF, Polasek O, Vatavuk Z, Wilson JF, Fleck B, Zeller T, Mirshahi A, Müller C, Uitterlinden AG, Rivadeneira F, Vingerling JR, Hofman A, Oostra BA, Amin N, Bergen AA, Teo YY, Rahi JS, Vitart V, Williams C, Baird PN, Wong TY, Oexle K, Pfeiffer N, Mackey DA, Young TL, van Duijn CM, Saw SM, Bailey-Wilson JE, Stambolian D, Klaver CC ＆ Hammond CJ. Genome-wide meta-analyses of multiancestry cohorts identify multiple new susceptibility loci for refractive error and myopia. Nat Genet 43: 314-8, 2013.

日本人歯周炎患者( n = 2,760 ) と対象者( n = 15,158 ) の年齢，性別，喫煙歴，糖尿病の有無，病 型．疾患の範囲は罹患部位が30%以上のものを広汎型，30%未満のものを限局型とした．

表

対象者の臨床情報

GWAS Replication study

歯周炎患者(%) 対照者(%) 歯周炎患者(%) 対照者(%)

n 1,593 7,980 1,167 7,178

年齢 平均±SD 50.2±11.8 58.5±13.2 70.7±9.6 44.8±18.2

男性 667 (41.9) 4,620 (57.8) 573 (49.1) 3,802 (52.9)

女性 926 (58.1) 3,360 (42.2) 594 (50.9) 3,376 (47.1)

喫煙歴有 691 (43.3) 4,130 (51.7) 386 (33.0) 3,390 (48.6)

糖尿病有 27 (1.6) 581 (7.2) 112 (9.5) 552 (7.7)

病型

広汎型歯周炎 447 (28.1) 375 (32.1) 限局型歯周炎 861 (54.0) 647 (55.4)

不明 285 (17.9) 145 (12.4)

表

欧米での既報ゲノムワイド関連解析で報告のあった領域の本

での結果

r² はHapMap Phase II の欧米人のデータを参照とした既報のSNPと，本研究での代替えSNPとの間 の相関係数を示している．理研GWASは本GWASでの代替えSNPの結果を示している．P 値は Cochran–Armitage検定により検出した．検定力はGenetic Power Calculator（統計的検出力を計算す るツール）を使用して計算した（http://pngu.mgh.harvard.edu/~purcell/gpc/）．検定力が0.8以上で十 分な検体数を有することを認める．

MAF，低頻度アレル頻度；OR，オッズ比；CI，信頼区間；CP，慢性歯周炎；AgP，侵襲性歯周 炎．( Divaris et al., 2013; Schaefer et al., 2010 )

遺伝子

既報GWAS

検定力 代替えSNP r²

理研GWAS

被験者

MAF

P値 OR 95%CI 被験者

MAF

P値 OR 95%CI

歯周炎患者/対照者 歯周炎患者/対照者

NPY 重度CP 0.20/0.25 3.50E-07 1.49 (1.28-1.73) 1.00 rs2521634 1.00 歯周炎 0.21/0.21 9.64E-01 1.00 (0.91-1.10)

NCR2 中等度CP 0.21/0.16 7.50E-08 1.40 (1.24-1.59) 無 rs7762544 1.00 歯周炎 0.00/0.00 無 無 無 EMR1/VAV1 中等度CP 0.05/0.04 8.20E-07 2.01 (1.52-2.65) 1.00 rs3826782 1.00 歯周炎 0.25/0.26 3.64E-01 1.04 (0.95-1.13)

GLT6D1 AgP 0.50/0.37 5.51E-09 1.59 (1.36-1.86) 1.00 rs10858143 0.41 歯周炎 0.37/0.36 2.40E-01 0.91 (0.82-1.02)

表3 歯周炎との関連があると報告されている候補遺伝子 の本

での結果

P 値はCochran–Armitage検定により検出している．遺伝子の前後5kb までの領域内で最もP値の 低いSNPを選択した．Chr，染色体番号；Chrloc，染色体部位；MAF，低頻度アレル頻度；OR，

オッズ比；CI，信頼区間．（Laine et al., 2012）

遺伝子 SNP Chr Chrloc MAF

P値 OR (95%CI) 歯周炎患者 対照者

CD14 rs778587 5 140,006,430 0.20 0.19 6.28E-02 1.09 (1.00-1.20)

FCGR2A rs1801274 1 161,479,745 0.19 0.21 3.44E-02 0.90 (0.82-0.99)

IL10 rs3024499 1 206,944,952 0.38 0.38 5.50E-01 1.02 (0.95-1.11)

IL1A rs17561 2 113,537,223 0.10 0.09 2.09E-01 1.08 (0.95-1.23)

IL1B rs1071676 2 113,587,433 0.04 0.04 2.52E-01 1.12 (0.93-1.35)

IL1RN rs315920 2 113,873,018 0.02 0.01 4.30E-02 1.34 (1.01-1.79)

IL4 rs2243248 5 132,008,644 0.08 0.07 4.01E-01 1.06 (0.92-1.23)

IL6 rs10242595 7 22,774,231 0.08 0.09 2.21E-01 0.92 (0.80-1.05)

MMP1 rs10509747 11 102,668,856 0.05 0.05 5.96E-01 0.95 (0.80-1.14)

TLR4 rs1554973 9 120,480,812 0.11 0.12 9.98E-02 0.90 (0.80-1.02)

TNF rs3093662 6 31,544,189 0.02 0.02 4.33E-01 1.12 (0.84-1.52)

VDR rs2853564 12 48,278,487 0.30 0.32 3.42E-02 0.91 (0.84-0.99)

TLR2 rs7696323 4 154,605,745 0.23 0.22 1.83E-01 1.06 (0.97-1.16)

FPR1 rs4802859 19 52,255,196 0.02 0.02 5.13E-02 1.33 (1.00-1.78)

P 値はCochran–Armitage検定により検出している．Combined analysis のP 値はInvers variance法に て計算した．集団での異種性のP 値( Phet ) はCochran’s Q検定を用いて測定した．Chr，染色体番 号；Chrloc，染色体部位；MAF，低頻度アレル頻度；OR，オッズ比；CI，信頼区間．

表

本

及び

の結果

SNP

Chr.

近傍遺伝子 アレル

研究

歯周炎患者 対照者

P値 OR (95%CI) Phet

Chrloc [1/2] 11 12 22 MAF 11 12 22 MAF

rs2392510 7

GPR141- NME8

C/T GWAS 625 753 213 0.37 2,848 3,781 1,343 0.41 2.46E-04 0.86 (0.80-0.93)

37,746,569 Replication study 461 542 163 0.37 2599 3404 1153 0.40 1.30E-02 0.89 (0.82-0.98)

Combined analysis 4.17E-06 0.87 (0.82-0.93) 5.25E-01

rs9446777 6 KCNQ5 A/G GWAS 1,243 326 24 0.12 5,826 1,991 161 0.14 4.19E-05 0.78 (0.70-0.88)

73,581,051 Replication study 880 273 14 0.13 5233 1800 144 0.15 3.86E-02 0.87 (0.76-0.99)

Combined analysis 4.83E-06 0.82 (0.75-0.89) 2.22E-01

Pinteraction，遺伝子環境相互作用；MAF，低頻度アレル頻度；OR，オッズ比；CI，信頼区間．

表5 関連が示唆された

被験者 近傍遺伝子 MAF

OR (95%CI) P値 Pinteraction 歯周炎患者 対照者

rs2392510

喫煙経験者 GPR141 0.34 0.40 0.78 (0.69-0.88) 5.22E-05 3.13E-02 喫煙非経験者 0.38 0.40 0.93 (0.83-1.04) 2.16E-01

rs9446777

喫煙経験者 KCNQ5 0.12 0.14 0.80 (0.67-0.95) 1.42E-02 9.51E-01 喫煙非経験者 0.11 0.14 0.80 (0.67-0.94) 7.41E-03

表6 臨床情報の病型ごとの分布

日本人歯周炎患者( 2,760人) と対照群( 15,158人) の病型ごとの性別，

喫煙歴，糖尿病の有無での分布．疾患の範囲は罹患部位が30%以上の ものを広汎型，30%未満のものを限局型とした．

P値 はカイ二乗検定にて検出した．

広汎型歯周炎 限局型歯周炎 P値

喫煙歴 + 401 484 2.10E-15

- 421 1029

男性 417 616 3.56E-06

女性 414 910

糖尿病 + 68 48 3.41E-07

- 763 1478

図1 歯周炎のGWASの結果のマンハッタンプロット(Cochran–Armitage検定)．Chromosome，

染色体番号；-log10(P)，P値の常用対数．

Chromosome

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19202122

0 2 4 6 8 ゲノムワイド関連 解析の有意水準

-log10（P）

図2 HapMap4人種( CEU，YRI，JPT，CHB ) を参照として使用した主成分分析( PCA )の結

果( a ) とアジア人を参照として使用した主成分分析( PCA )の結果( b )．

a

b

YRI CEU

Human Omni Express BeadChip上の検体 本検体

JPT CHB 外れ値

Human Omni Express BeadChip上の検体 本検体

JPT CHB 外れ値

図3 歯周炎のゲノムワイド関連解析の結果のQQプロット(Cochran–Armitage検定)．λ，遺 伝的インフレ係数；-log10(P)，P値の常用対数．

0 2 4 6

1

-log10（P）観測値

3 5

0 1 2 3 4 5 6

-log¹⁰（P） 期待値

λ = 1.024