島根医学!"#$%
第%& 第巻$ 号' /〜0頁
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( . %&'()*+,-./0なびかとおる並河徹

キーワード：生活習慣病, 遺伝解析, 遺伝子, 次世代シークエンス−
年代に行われ, 年に最初のヒトゲ  ノム配列を発表したヒトゲノム計画が終了し, そ遺伝様式がはっきりしていて, ひとつの遺伝子の後, ゲノム上の人種差, 民族差の解析が進めらの異常で発症することが遺伝学的解析で分かってれてきた｡ その成果として, ヒトのゲノム上に今いる病気のうち, その原因遺伝子が不明のものがや万 個 を 超 え る 一 塩 基 置 換 多 型 (いくつもあった｡ たとえば筋ジストロフィーやハ  ) が同定されてンチントン舞踏病などの神経筋変性疾患や, 家族いる｡ さらにシークエンス技術の進歩は目覚まし性大腸ポリポーシスのような家族性腫瘍疾患であく, 今やゲノムの ｢民族差｣ から ｢個人差｣ へとる｡ これらは, フェニルケトン尿症などの先天性解析のターゲットが移ってきている｡ すでに数十代謝異常疾患に比べて発症機序に関する情報が乏

万円の費用と数日の期間で誰でも自分のゲノム配しく, したがって発症の鍵となる蛋白質や酵素が列情報を解析できる時代となりいわゆる ｢ドわからなかったため, 原因遺伝子の探索が困難でルシークエンス｣ はほぼ達成できたと考えてよいあった｡

であろう｡

年春にアメリカ合衆国のユタ州アルタで開これに対して, これらの技術開発の目的であっかれた小さな研究会が歴史的な転換点となった｡

た生活習慣病の遺伝素因解明は, どちらかといえこの研究会には分子生物学と集団遺伝学の若い研ばあまり進んでいないように見える｡

究者が集まっていた｡ その場で上記のような原因

本稿では, 生活習慣病の遺伝素因解析の歴史を遺伝子不明の遺伝性疾患の解析に, といたどり, 現状と今後の展望についてまとめてみたうヒトゲノムの多型性を利用したマーカーを応用

い｡

すれば, 遺伝子を明らかに出来るのではないか,というアイデアが生まれたのである)｡ 後になって, ｢ポジショナル・クローニング｣ と呼ばれるようになる, ｢連鎖解析のヒト遺伝性疾患への応 !"#$!
島根大学医学部病態病理学
連絡先：〒1% 出雲市塩冶町
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用｣ というアイデアの生まれた瞬間である｡
連鎖解析そのものは非常に古い方法論である｡

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世紀初頭に らはショウジョウバエにである｡ アルタの研究会に参加していた研究者を放射線を当てて突然変異体を作り, これを交配し含むハーバード大学を中心とするチームが, ベネてその孫世代を調べることで, 眼の色, 羽の形状

ズエラで収集したハンチントン舞踏病家系を用いなどたくさんの ｢表現型｣ に関与する遺伝子のゲた連鎖解析で明らかにしたものである｡ 当時著者

ノム上での相対的な位置を決めることに成功した｡

は駆け出しの研究者で, 高血圧の原因遺伝子解明

これは ｢連鎖地図｣ と呼ばれ, 異なる表現型を有を目指して全く別のテーマで仕事をしていたが,する個体同志を交配してその表現型の ｢分離｣ を

この論文を見て, 細かいところは良く理解出来なもとに連鎖地図を作る方法論を ｢連鎖解析｣ と呼かったにもかかわらず, 非常に重要な仕事で高血んでいた｡ いまでは一般的な生物学の教科書に圧遺伝子解明にも使えるに違いないと興奮したの載っている方法論である｡

を覚えている｡ ちなみにこの論文の第著者と原理的にはこれをヒトに応用することは可能でなっている は, 母親をハンチントある｡ しかし, 現実的にはそれを非常に困難なもン舞踏病で亡くしており, 自身も％の確率で同のにする要素がつあった｡ ひとつはショウジョじ病にかかる可能性があった人であり, この病気ウバエでは突然変異体を人工的に作ることによっの解明のためにベネズエラの家系収集に尽力して多数得ることのできた ｢マーカー｣ である｡ ヒた)｡

トの場合, ｢マーカー｣ として使える表現型は非

この後,の代わりに, より簡便で有用常に限られていて実用的とはいえなかったし, か性の高い  
が解析に用いらといってショウジョウバエのように突然変異体をれることとなり, −年のほぼ年の間に人工的につくるわけにはいかない｡の応それまで原因不明とされていた数百の遺伝性疾患用はこの問題を解決した｡ もうひとつの要素はの原因遺伝子が同定された｡ この方法論のユニー｢交配｣ である｡ ショウジョウバエの場合には研クな点は, 原因遺伝子の機能が不明のままで, そ究者の好きなだけ交配を掛けて, 数千匹におよぶの遺伝子がある疾患の原因となっていることが分｢孫世代｣ のハエを調べることができるが, ヒトかる点である｡ 実際にポジショナル・クローニンの場合, 無論それは不可能である｡ これを簡単にグの手法を用いて同定された疾患原因遺伝子には,解決する方法はなく, 研究者と臨床医の地道な共病気の名前そのものがつけられているものが多い

同研究で各種の遺伝性疾患の家系を収集する以外(ハンチントン舞踏病の原因遺伝子はハンチンチになかった｡

ン, 筋ジストロフィーの遺伝子はジストロフィン,
年の 
誌に画期的な論文が掲載され家族性大腸ポリポーシスの原因遺伝子は, !
"た｡ ハンチントン舞踏病の原因遺伝子が第染色##の頭文字を取って $ %体の短腕上に存在することがわかったというもの遺伝子と呼ばれている)｡ これは発見当時にそのである)｡ ハンチントン舞踏病は原因不明の神経遺伝子の機能がわかっていなかったことが主な理変性疾患で, 常染色体優性遺伝することが知られ由と考えられる｡ これらの遺伝子の機能はその後ていた｡ 不随意運動で発症し, 急速に進行して大の研究で明らかになってきており, 特に家族性腫脳の萎縮が進み, 完全な痴呆状態で死亡する病気瘍症候群の原因遺伝子として見つかった多くのが     !"
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ん抑制遺伝子は, がん化のメカニズムの解明に非る｡ このため, 単因子遺伝性疾患のときには有効常に大きな貢献を果たしている｡

であった, 複数の疾患家系を一緒にして分析する

このような事情を考えると, おそらく, この分という手法が取れないこととなる｡

野からいずれノーベル賞が出るのではないかと思このような問題を解決する方法として, いくつわれる｡ 問題は誰がその栄誉を独占するか, といか連鎖解析を改良した方法論が提唱された｡ これうことになるだろう｡ 多くの研究者が少しずつ貢によって, いくつかの疾患で素因遺伝子につなが献して成し遂げられたことのように見えるため,る成果が得られたものの, 結局, ヒトゲノム計画

その中から人を選ぶというのはかなり難しいよ

終了後に本格化した,うに思える｡

おこなわれるまで, 大きな成果が得られることは

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まだ単因子遺伝性疾患の連鎖解析が盛んに行わを用いた関連分析がなかった｡
!"#"

れていた
年代初めから, 同じ手法を高血圧や糖尿病, 統合失調症などの多因子遺伝性疾患へ応用年代から, アメリカの国立衛生研究所を中する試みが始められた｡ 多因子遺伝性疾患は, 複心として世界中の研究所が共同でヒトゲノム配列数の遺伝素因に複数の環境因子が複雑に絡み合っをすべて解読するという壮大なプロジェクトが実て発症にいたる疾患群で, 単因子遺伝性疾患に比施された｡ その最初の成果はドラフトシークエン

べて患者数ははるかに多い｡ これらの疾患の素因スとして年に発表された )｡ これはあくまで遺伝子が解明され, それに応じた予防法や治療法も白人の男性人分のゲノムを解読したものだっの開発が進めば, その恩恵に浴する人の数ははかたが, これに基づき, いろいろな人種, 民族からりしれないと考えられる｡

合計人分の を集めて, その配列をすべ最初に, 単因子遺伝性疾患同様, 家系の収集とて読むハップマッププロジェクトがスタートした｡

連鎖解析が進められた｡ しかし, これは思ったよ

その目的はヒトゲノムに存在する をなるべうな成果を挙げられなかった｡ 主な原因はつでく多く同定し, その頻度の民族差の情報を収集すある｡ まず第一に, 単因子遺伝性疾患と異なり,ることである｡ これによってすでに万個を超｢患者｣ と ｢非患者｣ の区別が曖昧であることがえる が同定されている｡

挙げられる｡ 例えば高血圧の場合, 血圧が

$%&'()*+,を超えると ｢高血圧症｣ としているが,それでは -./01.2345.6727084
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?@の人は完全に ｢健常｣ とハップマッププロジェクトの成果を受けて,いえるのか, と問われれば首をかしげざるを得な

年に初めての  の成果が発表された｡

い｡ もともと正規分布をしている血圧という ｢表躁欝病, 冠動脈疾患, 高血圧症, 関節リュウマ

現型｣ の中に無理矢理線を引いて作ったものであチ, Ⅰ型, Ⅱ型糖尿病, クローン病のつの疾患

るから, この線の直上と直下で本質的な違いがあの各人の患者とこれらの疾患を持っていないるとは思えない｡ 第二に, 同じ ｢患者｣ でも異な人の対照群, 合計人の を収集し,る原因遺伝子を有している可能性があることであ万個の を使って遺伝子型を調べたもので + 0

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' *((+,-(. /0ある｡ これによって, いくつかの が非常に文に載る著者の数は飛躍的に多くなり, 上述の高い確率でそれぞれの疾患と関連するという結果

最 初 の 論 文 で は , 著 者 と し て , ｢ が得られた)｡   

の考え方も連鎖解析と同様, 古典的な｣ と   

あるだけで, このコンソーシアムに参加したメンもので, 医学研究者にはなじみの深い 

バーを論文の末尾にほとんどぺージを割いて載 
を応用したものにすぎない｡ せている｡ これは, 医学生物学研究の大型化を意 では例えば, 肺がんの患者と肺が味している｡ かつて物理学の研究が, 小さな実験んのない対照群を収集して, 過去の喫煙歴 (リスの結果をもとに個々の研究者が紙と鉛筆だけでク要因への暴露歴) を調べ, その頻度に差があれ行っていた理論物理学から, 巨額の研究費を投じば喫煙が肺がんのリスクになると結論づける｡て巨大サイクロトロンを建設して行う実験物理学

の場合には, ｢喫煙｣ の代わりに生まれつき個々人のもつ遺伝子多型 を用いるところが異なるだけである｡ つまり, ある の特定の遺伝子型が患者群に多ければ, その がその疾患のリスクになると考える｡ これまでと異へ移行したのと同じような流れが医学生物学研究でも起こっているかもしれない｡


以上にみてきたように, 現在主流となっているなるのは, 一度に潜在的なリスク要因として数十研 究 手 法 は と 呼 ば れ る 巨 大 な 

万から百万個の を解析するという点であり, である｡ は高血圧, 糖尿そのための統計学的手法に多重解析を考慮した処病をはじめ, 脳血管障害, 心血管障害, 統合失調理法を用いなければならない点のみといって良い｡症, 自閉症, 炎症性腸疾患, 各種の自己免疫疾患,

また, これだけ多数の要因を一度に解析するため乳がんや前立腺がんなどの通常のがんなど, あらには巨大な集団を解析する必要があり, それをコゆる ｢多因子遺伝性疾患｣ に応用されている｡ しスト面と作業スピードの面で現実的なものにしたかし, その中から新たな課題が浮かび上がってき技術的進歩がそれを支えた｡ つまり, ごく古典的ている｡

かつシンプルな原理に基づく解析方法を, モダン

その第は, 見つかってきた個々の の影な技術で可能にしたのが ということにな

響が非常に小さい点である｡ たとえば高血圧の場

ろう｡

合, 現在個程度の がかなり再現性のよい

もう一点, は医学生物学的研究の転換リスク要因としてあがっているが, この は点となるかもしれない要素がある｡ 上述したようそれぞれ, 高血圧を発症する相対的リスクをに, いくら技術が進んでも数万人規模で患者を収倍程度 (あるいはそれ以下) 上昇させるに過ぎな集するのは個々の研究者, ひとつの研究室では不い｡ これを数十個集めても, 血圧の個人差の−可能にちかい｡ そこで, を実施している

％にかかわるといわれている遺伝的要因の数％

研究室は世界中のたくさんの研究室, 研究者とコしか説明できない｡

ンソーシアムを形成し, サンプルやデータを共有

これは他の生活習慣病の についても同することでこの種の研究を実現した｡ ひとつの論様であり, ｢ ! "
｣ (失われた遺&'()*+, * -. 
/01
23 +45/ #5 #伝性) と呼ばれる重大な問題となっている｡ いくな問題点があり, 今後はこれをどう解決していく

つかの仮説がその説明を試みているが, これにつかが課題となる｡ その鍵を握る技術のひとつが次いては今後の実証研究が必要となり, そのために

世 代 シ ー ク エ ン ス 技 術 で あ る ｡ よ り 低 頻度 のはおそらく近年実用化された新たなシークエンス

や重複欠失のような 以外の多型を網羅技術を使う必要があると思われる｡

的に解析をするために, 個々人のゲノム配列をすもう一つの問題も上記と密接にかかわるが, 現べて読んでしまうことが考えられる｡ 年の在の は頻度の多い一塩基置換という多型

 (!"重らせん 誌に  のみを対象としている点である｡ ヒトゲノムの個構造の解明でノーベル賞を受賞した研究者) のゲ

人差 (多型) を形作る変異としては一塩基置換のノム配列が発表された#)｡ これが, 次世代型のシー他に, 重複, 欠失などがあり, 近年の研究で小さクエンス技術で配列を決定された最初の例というな単位での重複, 欠失 (

ことになるが, 今や, 数十万円の費用と$週間ほと呼ばれる) がかなりたくさん存在していどの時間があれば, ヒトひとりのゲノムをすべてることが明らかになってきた｡ また, より頻度の解読することが可能となっている｡ この技術を応少ない が生活習慣病のリスクになり得ると用することで, より頻度の低い や のいう仮説も提唱されており, このような, これまような別のタイプの多型が疾患発症に及ぼす影響で研究対象となっていなかった多型が ｢ をより網羅的に検討できる時代となった｡ ただし,

｣ を説明するのではないかとも考え全ゲノム配列がわかってしまうと知りたくなかっられている｡

た別の変異などもすべて分かってしまうことにな

第に, これも ｢  ｣ と密り, この方法論を研究に応用するためには高い倫接に関連するが, 現在の では, 遺伝子間理的なハードルが存在することも忘れてはならなや遺伝子と環境因子間での相互作用の解析が出来い｡

ないことである｡ 高血圧と食塩摂取やストレス,&'()*+,-

糖尿病とカロリー過剰摂取や運動不足のように,遺伝情報は ! 配列が担っているが, !

多くの生活習慣病では環境因子の影響が大きいこのメチル化であるとか, !を巻き取っているとが知られている｡ したがって, がある特蛋白質, ヒストンのアセチル化やメチル化が遺伝定の環境要因に暴露されることではじめて, 大き子発現に影響を及ぼすことで遺伝子の機能を修飾な効果を発揮する可能性もある｡ 生活習慣病の予していることが分かっており, !配列そのも防や治療を考えるとこのような ｢遺伝環境相互作のに基づかないこのような調節機構はエピジェネ用｣ を示す遺伝子を見つけることは非常に有用なティックスと総称されている｡
近 年 の 研 究 で , 驚 い た こ と に , エ ピ ジェ ネことであると考えられる｡
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現在主流になっている には上述のようティックな変化は世代をまたいで子孫の表現形質に影響を与えることが明らかとなった%)｡ これは,いわば ｢獲得形質が遺伝する｣ というラマルク説の復権に相当する｡ むろん, 恒久的な形質は

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配列によって一義的に決まっているのだが,く時間がかかりそうである｡ これに対して, 本稿それを微調整する部分で, エピジェネティックス

では触れなかったが, 薬への反応性や副作用の起は思った以上に大きな役割を果たしている可能性

こりやすさを遺伝子レベルで調べることは近いうがある｡

ちに実用化されるかもしれない｡ がん組織の遺伝

高血圧などの生活習慣病における環境因子の役子を調べて, がん化によってどんな遺伝子に変異割を考えると, エピジェネティックな変化が環境が起こっているのかを網羅的に調べる研究も進め因子によってもたらされ, 次世代次々世代の形質られており, 新たな治療の標的を明らかにできるに影響を与え, 彼らが親世代と同様の環境で生活ことが期待されている｡

することでたえずエピジェネティックな変化が補

こうしてみると, テクノロジーの進歩に支えら強され続ける, というメカニズムで高血圧の遺伝れて巨大化してきた遺伝研究の様子がわかる｡ テ性が維持されている可能性も考えられる｡ これにクノロジーの開発には資金が必要であり, 一度開ついても次世代シークエンス技術でエピジェネ発されるとそれを使って利潤を出すことが会社にティックな変化を来したゲノム領域を網羅的に調は求められる｡ 研究に必要だから開発された技術べることで新たな手がかりが得られるかも知れながときには, その技術を活用するための巨大プロい｡

ジェクト起ち上げを要請する, という構図が無いともいえない｡ 現場で研究に携わる研究者のひとりとして, 今後の遺伝研究がどのような方向に発生活習慣病の遺伝解析の歴史について概観するとともに, 今後の方向について予想されることを展していくのか, 興味を持って見ていきたいと考える｡

述べた｡ 生活習慣病遺伝子の解明にはまだしばら) ビショップ, ウオルドホルツ 遺伝子の狩人 牧野賢 3     /)&&&治, 秦洋一, 瀬尾隆訳, 化学同人 年.
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