精神医学のフロンティア：統合失調症病態におけるグリシン開裂系関与の検討
精 神 神 経 学 雑 誌 第 120 巻 第 10 号（2018） 855‒₈₆₀855頁

精神医学のフロンティア
統合失調症病態におけるグリシン開裂系関与の検討
吉川茜1,2），垣内千尋1,3）

Akane Yoshikawa, Chihiro Kakiuchi【背景】グリシン開裂系は脳内 NMDA 受容体機能を制御している可能性が示唆されている．同系遺伝子の機能喪失に起因するグリシン脳症の非典型例は統合失調症類似の精神症状を呈する場合がある．本研究では統合失調症の NMDA 受容体機能低下仮説に基づき，グリシン開裂系の本病態への関与を検討した．【方法】統合失調症患者 474 名と健常対照者 475 名を対象とし，グリシン開裂系遺伝子群（GLDC，AMT，GCSH，DLD）の全コーディング領域の DNA 配列解析および GLDC エクソン欠失解析を行い，疾患との遺伝学的関連を検討した．次に，同系遺伝子変異保持者の血漿を用いたメタボローム解析から，変異と代謝産物量の関連，代謝産物量と臨床指標との相関を調べた．【結果】遺伝学的解析では，患者群で非典型グリシン脳症原因変異近傍の変異，統合失調症と病態基盤を共有する可能性のある神経管欠損症の原因と想定される変異，ナンセンス変異など，機能的影響が示唆される変異を認めた．メタボローム解析では，変異保持患者でNMDA 受容体機能にかかわりうる 5‒オキソプロリン，アスパラギン酸，グルタミン酸の濃度上昇を見出し，臨床指標では陰性症状とアスパラギン酸濃度の間に負の相関を認めた．【結論】グリシン開裂系遺伝子の稀な変異は，アスパラギン酸濃度上昇を通して統合失調症の陰性症状軽減に関与している可能性が示唆された．
＜索引用語：統合失調症，グリシン開裂系，稀な変異，メタボローム，アスパラギン酸＞

はじめにNMDA 受容体の機能調節にかかわる9,16）．グリシ

統合失調症においては遺伝要因の関与が示され

ン開裂系は，グリシンデカルボキシラーゼ（gly-ており，多くのゲノム研究がなされているが，近cine decarboxylase：GLDC），アミノメチルトラ

年では頻度の高い DNA 多型に加え，稀な変異のン ス フ ェ ラ ー ゼ（aminomethyltransferase：病態への関与の可能性についても注目されていAMT），グリシン開裂系タンパク質 H（glycineる． こ れ ま で， 統 合 失 調 症 に お い て は N‒

cleavage system protein H：GCSH），ジヒドロリmethyl‒D‒aspartate 型 グ ル タ ミ ン 酸 受 容 体

ポアミドデヒドロゲナーゼ（dihydrolipoamide（NMDA 受容体）機能低下仮説が病態仮説として

dehydrogenase：DLD）より構成されるグリシン

支持されてきた3,8,9,15,17）．グリシンは NMDA 受容の主要な代謝系であるが7），脳内では，NMDA 受体 の コ・ ア ゴ ニ ス ト と し て D‒セ リ ン と と も に容体と共局在し，D‒セリンの動態に関与している

著者所属：1）東京大学大学院医学系研究科精神医学分野

2）（現所属）Northwestern University，Feinberg School of

5,12）Medicine，Psychiatry and Behavioral Sciences，東京都医学総合研究所統合失調症プロジェクト

3）（現所属） 東京大学バリアフリー支援室
本論文は PCN 誌に掲載された最新の研究論文19）を編集委員会の依頼により，著者の 1 人が日本語で書き改め，その意義と展望などにつき加筆したものである．

精 神 経 誌（2018）120 巻 10 号

856

可能性が示されるなど，同受容体機能の直接的なよび健常者 12 検体を除外し，患者 466 名および健制御が示唆されている

13,14）．同系遺伝子の変異あ

常 者 463 名 を 解 析 し た． 配 列 解 析 結 果 お よ び

るいは GLDC エクソン欠失による機能喪失は，常GLDC エクソン欠失解析結果から，非典型グリシ

染色体劣性遺伝病であるグリシン脳症を引き起こ

ン脳症が統合失調症と診断されている症例に含ま

し7），典型例は新生児早期に死亡する一方11,18），非れている可能性は本研究の対象患者群においては典型例には遅発性に精神症状を呈する症例が存在否定的であった．稀な非同義置換およびスプライする

ス部位の変異と疾患との関連について，変異総数．

1,2,6）

を患者群と健常群間で比較したが，いずれの遺伝Ⅰ．研究の方法および結果子においても有意差は認められなかった

1．対象および方法（GLDC：P＝1.000，AMT：P＝0.419，GCSH：

東京大学医学部附属病院精神神経科および関連

P＝0.624，DLD：P＝0.725，Fisher’s exact test）．

施設で収集された日本人統合失調症患者 474 名，

しかしながら，見出された稀な変異を詳細に検討

および健常対照者 475 名を対象として，全コーしたところ，患者群では非典型グリシン脳症の原

ディング領域およびスプライス部位の DNA 配列因変異の隣のアミノ酸置換を伴う変異（GLDC

解析および MLPA 法による GLDC エクソン欠失

A203V 1 名，GLDC S801N 2 名），ヘテロ接合体解析を行った．DNA 配列解析は，次世代シークで神経管欠損症の原因の可能性が示唆されている

エンサー MiSeq（イルミナ社）により，TruSeq

変異（GLDC G825D 2 名），ナンセンス変異（AMTCustom Amplicon を用いて行い，アンプリコン設

R253X 1 名）など病態への関与が示唆される変異

計困難領域/低カバレッジ領域の配列解析，およを患者群において認めた（図 1）．

び次世代シークエンサーによる配列解析結果の確メ タ ボ ロ ー ム 解 析 で は， 稀 な 非 同 義 置 換

認はサンガー法で行った．アレル頻度 0.5％以下（GLDC：T119I，A203V，V685M，S801N，DLDの稀な変異に注目し，患者群および健常対照群にP39L）をヘテロ接合体で保持する患者の血漿におお け る 総 数 の 比 較 を 行 う と と も に，dbNSFP

いて，170 の候補代謝産物中，3 代謝産物で有意な（h t t p s :/ / s i t e s . g o o g l e . c o m/ s i t e/ j p o p g e n/上昇が認められた（図 2）．また，各代謝産物とdbNSFP）を用い変異の機能を評価した．

PANSS スコアとの相関を調べたところ，アスパメタボローム解析は血漿が採取可能であったグ
リシン開裂系遺伝子群の変異保持患者 5 名およびラギン酸では，陰性症状との間に有意な負の相関が認められた（図 3）．

健常者 5 名を対象とし，CE‒TOFMS 法により行った．また，代謝産物相対値の 2 群比較は Stu-Ⅱ．考察dent’s t‒test により行い，続いて，患者群におい―本論文の意義，苦労・工夫したて 代 謝 産 物 相 対 値 と 陽 性・ 陰 性 症 状 評 価 尺 度ことなどを含めて―（Positive and Negative Syndrome Scale：

今回われわれは，グリシン開裂系遺伝子群と統PANSS）スコアの相関を調べた．本研究はヘルシ合失調症との遺伝学的解析から，患者群においンキ宣言に基づき東京大学大学院医学系研究科倫て，非典型グリシン脳症の原因変異近傍の変異

理審査委員会で承認され〔承認番号 No. G0639‒

や，本症と疫学的関連が示唆され病態基盤を一部（33）〕，すべての対象者から書面にて研究参加の共有する可能性のある神経管欠損症の原因変異の同意および承諾を得て実施された．

可能性が示唆される変異，ナンセンス変異などの機能的影響の可能性がある変異を見出した19）．ま2．結果

DNA の quality 不良と判定された患者 8 検体おた，メタボローム解析から，変異保持患者で上昇が見出された L‒グルタミン酸およびアスパラギ

精神医学のフロンティア：統合失調症病態におけるグリシン開裂系関与の検討

857

GLDC
A203V

統合失調症
患者群
健常
対照群

T119I

T277M

S175G

A5P

123456

S132W
Y138F
N150T
E153X

M1T
c.28delC
R59T

R410K
M394V
A408T
R410K

L429F T475I

78911V685M
D712E S748W
V713M M767V

12131415 16

R212K
C225R
R236X

Y161C
G171A
T187K
D198V

A313P
P329T
c.1002_1003insT
R337X
c.1054delA

非典型グリシン脳症 L82W

A202V

c.1443insG
P509A
R515S

17Q620R

R596X
E597K
V611G

1920

c.1821_1831del21C644F
H651R
Q666X

c.1926＋1G＞A

c.1402－1C＞G

A389V

18

E1006D

R790Q

c.2213_2214delH753P
c.2266_2268delA694P
H760Q
c.2081_2088del
G762R
P700A
P756S
S701P
P759S
V705M
G766C
c.2153_2155delP769L/ins TCCTGGTTTA G771R
Y725X
H775R
G728R
c.2186delC
c.2265＋1 G>C
N732K

R424X
T532R
c.1285_1286 N533Y
insCAAA
R536E
I440N
M552V
R451Q
R461Q
A564T
R295Y
S569I
c.1175delC
L296R
R410K
G306X

c.861＋1G＞T

エクソン欠失10V512L

H371D
T269M
L372F
E270X
R373W
A283P
c.793delC A377V

c.255＋1G＞A

グリシン脳症

G825D
（2症例）

S801N
（2症例）

L429F
D465V

22

23 2425

Y858X
D880V
L885P
Q886X

V905G
c.2422delC
c.2665＋1G＞C
W805X
T830M
M840K
A841P

c.2316－1G＞A

c.2838＋5G＞A

c.2839－1G＞C

c.2203－2A＞G

A802V
R790W

R739H

exon1, exon1－2, exon1－3, exon1－16, exon1－17, exon1－25, exon3－4, exon3－8, exon3－9, exon3－21, exon3－22, exon5－8, exon8, exon9, exon12－15

G825D

神経管欠損症

GCSH

AMT
R34H統合失調症患者群

D197H S245T

D197H

健常対照群

12

4 56I247V R331W
S287G

78G241D
D248H
R265H
c.535delC R268H
V184A
G269D
Q189X
D276H
Q192X
c.471＋2T＞C
c.887－1G＞A
Y197C
R222C
G230R

c.339G＞A
N117I
N145I
c.452_466del

H14R
H42R
c.54delC G47W
G19D
H71P
c.60delG R73C
c.61delC S77L
c.147delG
c.183delC

グリシン脳症

3

統合失調症
患者群

R253X

（非典型グリシン脳症）G47R c.259－1G＞T

S353A
G363D

N73T

健常対照群

91

R296H
c.970_972delc.982_972GC＞T

c.425－1G＞T

2

非典型グリシン脳症 L21S

345c.293－1G＞T

R320H

自閉症スペクトラム障害

I308F

DLD

統合失調症 P39L
患者群
健常 G15A c.199－4G＞T
対照群 H16R

123

非典型グリシン脳症

4K320NG136S

567891011121314

図1

統合失調症患者群および健常対照群におけるグリシン開裂系遺伝子変異および既報の変異（文献 19 より和訳して引用）

精 神 経 誌（2018）120 巻 10 号

858
5－オキソプロリン＊（P＝9.4×10－5）

アスパラギン酸＊（P＝4.3×10－5）グルタミン酸＊（P＝1.3×10－4）

＊

＊

＊

0.010
0.009

0.0035

0.008

0.120

0.0030

0.007

0.100

相対濃度

0.0025

0.006

0.080

0.005

0.00200.004

0.060

0.0015

0.003

0.040

0.0010

0.002

0.020

0.0005

0.001
0.000

0.140

0.0040

健常 統合失調症
対照群
患者群

0.0000

健常 統合失調症
対照群
患者群

0.000

健常 統合失調症
対照群
患者群

図 2 グリシン開裂系遺伝子群変異保持患者および健常対照者における血漿メタボローム解析＊
多重検定補正後有意水準，P＜0.05/170＝2.9×10－4．（文献 19 より和訳して引用）

ン酸，グルタミン酸の前駆物質 5‒オキソプロリン
は，いずれも NMDA 受容体機能にかかわる可能

35性があり10），さらに，陰性症状との間に相関が認

PANSS陰性症状評価尺度総合得点

454030

められたアスパラギン酸は先行研究においても治25

療抵抗性統合失調症治療薬クロザピンによる陰性20

症状改善との相関が報告されている4）．変異保持15患者では，アスパラギン酸の濃度上昇が，陰性症10状の軽減に影響していた可能性が考えられた．

50

図300.001
0.002
0.003
血漿アスパラギン酸相対濃度

統合失調症の遺伝学的研究はこれまで精力的に0.004

行われ，ゲノムワイド関連研究やエクソーム解析

r＝－0.942，P＝0.0166などにより，NMDA 受容体機能低下仮説を支持

グリシン開裂系遺伝子群変異保持患者における血漿アスパラギン酸相対濃度と陰性尺度との相関（文献 19 より和訳して引用）する所見も報告されてきているが，本論文は，NMDA 受容体機能を直接制御することが示唆されているグリシン開裂系について，非典型例を含めグリシン脳症が統合失調症と診断されている症例に含まれている可能性を想定して研究を行っている．研究を進めるにあたっては，次世代シークエンサーの精度が未知であり，結果として候補と精神医学のフロンティア：統合失調症病態におけるグリシン開裂系関与の検討

859

なった変異はすべてサンガー法で確認し直す必要

5）Genovese, G., Fromer, M., Stahl, E. A., et al.：があったこと，また，稀な変異保持者に注目してIncreased burden of ultra‒rare protein‒altering variantsのメタボローム解析を行わざるを得なかったた
め，解析対象が小集団となってしまった点などにおいて苦慮した．

―今後の課題および方向性―
本研究では NMDA 受容体機能低下仮説に基づき，グリシン開裂系の統合失調症病態への関与を
検 討 し， 同 系 遺 伝 子 変 異 保 持 患 者 に お け る
NMDA 受容体機能に関与しうる代謝産物の濃度上昇，さらに陰性症状とアスパラギン酸濃度の負の相関を示した．アスパラギン酸の濃度上昇と陰性症状軽減の機序が明らかとなり，陰性症状の新規治療につながれば，本症患者の社会復帰を含めた長期予後の改善に寄与する可能性がある．
本 研 究 は 科 学 研 究 費 補 助 金（N o . J P 1 6 H 0 6 3 9 5，
16H06399，16K21720）および日本医療研究開発機構からの助成を受けて行われた．

研究に参加いただいたすべての方々に謝意を表します．

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