分子遺伝疫学研究室

筑波大学医学医療系

連絡先:a-kawasaki@md.tsukuba.ac.jp
医学学系棟372
担当教員:川﨑綾、土屋尚之

Molecular and Genetic Epidemiology Laboratory

ヒトゲノム解析のアプローチにより難治性免疫疾患である膠原病の病因・病態解明、バイオマーカー探索を進めています。

Our lab is working on the genetic factors and molecular pathways involved in autoimmune rheumatic diseases through human genomics approach.

ヒトゲノム解析に基づく疾患研究の特徴

ゲノム医科学研究の目的 Aims of genome medicine

Advantages of genomics in disease studies ヒトゲノムDNA配列には、数百万個所におよぶ個人差（ヒトゲノム多様性）が存在し、その一部が、それぞれの疾患に対するかかりやすさ（疾患感受性)、臨床経過、薬剤応答性などに関連
Human genome variations are associated with individual differences indisease susceptibility and drug responses

 生まれつき持っている（生殖細胞系列）ゲノムDNA配列は原則的に二次的影響によって変化しないので、臨床試料の解析に基づいて本質的病因に迫ることが可能

Association with disease susceptibility implies a causal role of the germlinevariants.

 先行研究に基づく仮説に依存しない網羅的解析が可能（ゲノムワイド関連解析、全ゲノムシークエンス解析など)のため、複雑な疾患の解析に有用

Hypothesis-free, whole genome analyses are powerful tools for complex
diseases

当研究グループにおいて進行中のプロジェクト Ongoing projects
1) HLA領域遺伝子群と疾患との関連の解析
Genomic diversity and disease associations of HLA genes

 HLAはヒトの主要組織適合性複合体(MHC)です。HLA遺伝子群には顕著な多様性が存在し、抗原特異的免疫応答の個人差に関連します。当グループでは、HLA遺伝子群を塩基配列レベルで解析し、日本人集団における膠原病・リウマチ性疾患との関連報告してきました（表1）。しかし、その分子機構は未解明です。
 全身性エリテマトーデス(SLE)では、ヨーロッパ系集団においてDRB1*03:01と*15:01、アジア系集団ではDRB1*15:01の関連が見られます。DRB1*03:01の関連は補体C4遺伝子のコピー数減少が病因的と報告されていますが、*15:01については、HLAアリルと、HLA-class IIの発現レベルに影響する遺伝子間XL9領域バリアントのいずれが一義的かが未解明でした。われわれはこれらを識別しうる日本人集団の遺伝学的背景に基づき、HLAアリルが一義的であることを報告しました（Kawasaki et al.,RMD Open 2023)（図１）。
 現在、ロングリードシークエンス解析等により、これらの疾患感受性の分子機構を説明しうる病因的バリアントの同定を試みています。

表１ 当グループが報告してきた日本人集団における主な膠原病・リウマチ性疾患とHLAとの関連
Our publications on HLA associations with rheumatic diseases in Japan
Healthy subjects

オッズ比Odds ratio

B*27

83.3

0.5

1045

DRB1*04:05
DRB1*13:02
DRB1*15:01
DRB1*13:02
DRB1*09:01
DRB1*13:02

49.9
7.2
25.6
8.1
39.8
7.4

23.1
15.8
13.7
16.1
28.0
17.1

3.31
0.42
2.17
0.46
1.70
0.39

HLA

強直性脊椎炎 AS
関節リウマチ RA
全身性エリテマトーデス
SLE
MPO-ANCA陽性血管炎
MPO-AAV
全身性強皮症 SSc

XL9 region

DQA1

HLA-class IIexpression
antigen presentation
TCR repertoire formation

6.913.8

Furukawa et al. PLoS
One 2014
Kawasaki et al. PLoS
One 2016

0.46

Genetic dissection of HLA-DRB1*15 and XL9 region
haplotype
HLADRB1

rs2105898
(XL9)

SLE

population*15:01

Trisk

Europeanstrong*15:03

Trisk

Africanstrong*15:01

Trisk*15:02Tnon-risk

Japanesemoderate2) 抗好中球細胞質抗体(ANCA)関連血管炎(AAV)のゲノム解析

unconditional

P conditional on
DRB1*15:01

P conditionalon rs2105898

DRB1*15:01

5.1x10-8P-

7.6x10-6

rs2105898

0.00170.83-

LD

DRB1とDQA1の遺伝子間に位置するXL9領域 ヨーロッパ系集団、アフリカ系集団ではHLA-DRB1とバリアントがHLA-class IIの発現レベルに関連 XL9領域の強い連鎖不平衡のため、切り分けが困難
だが、日本人集団では可能

ロジスティック回帰分析を用いた調整により、
DRB1*15:01が一義的であり、XL9領域は二次的な関連であることが示唆された。（Kawasaki et al.,RMD Open 2023)

図２ MPO-AAVにおける寛解後の再燃とHLAclass IIの関連

Genomics of ANCA-associated vasculitis (AAV)

Association of HLA-class II with relapse in MPOAAV AAVは膠原病の中でも難治性のアンメット・ニーズです。AAVはいくつかのサブタイプに分かれますが、東アジア集団とヨーロッパ集団では顕著な疫学的な違いが存在し、遺伝的背景が関与すると推測されます。

疾患感受性に関連するHLA-DRB1*09:01DQA1*03:02-DQB1*03:03ハプロタイプが寛解導入後の再燃リスクにも関連し、DQβ鎖position 13にSerを持つアリルの保有が再燃抵抗性に関連(Kawasaki et al., Front Immunol 2023)

T allele carrier frequency

 われわれはこれまでに、HLA-class IIが疾患感受性（Kawasaki et al.,PLoS One 2016)（表１）や寛解後の再燃リスク(Kawasaki et al.,Front Immunol 2023)（図2）に関連することを報告しました。

 現在、AAVの疾患感受性およびILD合併に関連する遺伝因子を網羅的に探索するためのゲノムワイド関連研究(GWAS)等を進めています。

Yamaguchi et al.,Arthritis Rheum 1995
Oka et al., PLoS One2014

図1 SLEにおけるHLA-DRB1*15とXL9領域の遺伝学的寄与の切り分け
DQB1

DRB1*15 rs2105898

 間質性肺疾患(ILD)は膠原病にしばしば合併する予後不良因子であり、日本
人AAVに高率に合併します。当グループでは、関節リウマチ (Juge et al., NEngl J Med 2018)およびAAV(Namba et al., Ann Rheum Dis2019)におけるILD合併にMUC5B遺伝子のバリアントが関連することを報告しました（図３）。

論文
references

Furukawa et al. PLoS
One 2016
疾患感受性アリル(susceptibility allele) 疾患抵抗性アリル (protective allele)
DRB1*13:02

連鎖不平衡(LD)DRB1

保有率 carrier frequency (%)
patients

疾患 disease

図３ AAVにおけるILD合併とMUC5B バリアントの関連

Association of MUC5B variant
with AAV-ILD

疾患感受性アリルTは肺におけるMUC5B発現亢進に関連（Namba et al., Ann
Rheum Dis 2019)
ILD(+)ILD(-)

Healthycontrols(GTEx Portal https://www.gtexportal.org/home/)3）ゲノム難読領域に注目した膠原病疾患感受性バリアントの探索 Search for the “missing heritability” in the genomic “Dark Region”.
表２ 当研究室が報告したSLE関連バリアントの日本人集団におけるエフェクトサイズ
 これまでのGWASでは技術的に検出が困難な「ゲノム難読領域」(“DarkEffect sizes of SLE susceptibility variants reported from our laboratoryregion”) と呼ばれる領域が存在し、未解明の疾患感受性バリアントが多数この95%CI
ref
座位
オッズ比
日本人集団におけるリスクアリルodds ratio
リスクアリル頻度(%)
locus
risk allele
ような領域に存在すると推定されます。当グループでは、それぞれの領域の特性に(allele model)
Population risk allele
合わせて適切な解析法を用いた解析を施行し、新たな知見を報告しています。
frequency
NCF1
rs201802880A
3.57
2.99-4.28
19.6Yokoyama et al. 2019 日本人集団におけるSLEにおいて、活性酸素産生システムNOX2複合体の構成
15:01
6.6
Hachiya et al. 2016
2.30
1.74–3.06
要素であり、ゲノム難読領域であるNCF1の機能低下型バリアントが、疾患感受 HLA-DRB1
BLK
rs13277113A
1.87
1.47-2.40
65.2
Ito et al., 2009
性に関連することを報告しました(Yokoyama et al., Sci Rep 2019)。SLEとSTAT4
rs7574865A
1.71
1.36-2.15
33.5
Kawasaki et al., 2008
rs41298401C
1.54
1.08-2.18
87.0
Kawasaki et al., 2008の関連は、これまでにわれわれが解析してきたSLE感受性バリアントの中でも、最も IRF5
IRF2
rs66801661A
1.53
1.19-1.96
6.9
Kawasaki et al., 2014
大きなエフェクト・サイズを持っていました（表２)。死細胞クリアランスの低下がそのTNFAIP3
rs2230926G
1.47
1.03-2.09
7.5
Kawasaki et al., 2010
分子機構と示唆されています。
TNIP1
rs7708392C
1.40
1.13-1.74
76.5
Kawasaki et al., 2010
 HLA-class Iの受容体であり、顕著な多様性を有する多重遺伝子ファミリーであTLR7
rs3853839G
1.36
1.06-1.75
69.3
Kawasaki et al., 2011rs1050501C
1.34
1.00-1.79
22.4
Kyogoku et al., 2002
るNK受容体遺伝子群(KIRファミリー、NKG2ファミリ－等）のロングリードシークエ FCGR2B
SPI1
rs1057233T
1.24
1.02-1.51
61.0
Hikami et al., 2011
ンサーによる解析も進めています。
当グループでは、学生さん自身による実験的解析（リアルタイムPCRやシークエンスによる遺伝型解析など）、あるいはゲノムワイド関連研究や次世代シークエンス解析のデータに基づいた遺伝統計学的解析、バイオインフォマティクス解析、およびそれらの結果の臨床的意義の考察について学ぶことが可能です。