博 士 （ 医学 ） 大倉 有 加
学 位 論 文 題 名

C3欠損症における遺伝子変異と臨床像の相関に関する研究
当科で解析した3例および報告例の解析
学 位論文内容の要旨【 背景 と目 的】 補体 系は 30種 以上の血清遊離蛋白、膜蛋白からぬり、自然免疫の一部 として 重要な役割を果たしている。補体系には古典経路、第二 経路、レクチン経路の3つの 独立
し た活 性化 経路 を有 する 。そ れぞれの経路の機能はC3を活性化することに集約され、 C3は補 体活 性化 の中 心的 役割 を果 たし てい る。 C3
遺 伝子 は41exonからなり、exonlからexon16は 645ア ミ ノ 酸 か ら な るロ 鎖、 exon16か らexon
41は 991アミ ノ酸 から なる a鎖を コー ドして いる 。C3は13のド メイ ンか ら構成されている。C3欠損症は常染色体劣性遺伝形式を とる
非常にまれな疾患であり、易感染性と免疫複合体病両者の病態が認められるとされているが、症 状 は 一 様 で は な く 、 遺 伝 子 型と 表 現 型 の 関 係 も 明 ら か で はな か っ た 。
今回 、当 科に おけ る自 験例 3家系 を含 めた 報告 例26家系におけるC3欠損症の臨床像 と遺伝子変異を解析し、その関連 にっいて検討した。
【対象と方法】
1．当科における解析症例
当 科へ 遺伝 子検 査を 依頼 され たC3欠損 症2症 例に 関し ては遺伝子解析結果を既に報告 してお り、臨床像に関する後方視的解析を行った。今回新たに 依頼されたC3欠損症1症例（ 自験例31は下記方法で遺伝子解析 を行った。
2．遺伝子解析北海道大学医学研究科の倫理 審査委員会の規約に基づき患者およぴその家族から遺伝子解析を 施行 する 同意 を得 た。 患者 と両親、兄、正常者の末梢血単核球よりgenomic DNA、RNAをそれぞれ抽出しC3遺伝子解析 とReverse transcription‑PCR(RT‑PCR)を行った。PC
R、RT‑PCR
産物はdirect sequence法で遺伝子解析を施行した。さらに患者と両親における転写産物の配列 を明 らか にす るた め、 RT‑PC
R産物をクローニングした後、各クローンの塩基配列を 確認した。
3．対象論文の抽出
C3欠損 症の 既報 告例 の検 索は PubMed、 医学 中央 雑誌 より 201
0年 10月 まで に発 行され た英語 また は日 本語 の論 文を 抽出 し、 原著 より 遺伝 子変 異と 臨 床症 状に 関す る情 報を得 た。
【結果】
1．自験例3例の臨床像
自験 例1現在 15才 の男 児で 両 親に 血縁 関係 があ る。 7才 時 に初 めて 血尿 を指 摘され 、C3欠損症であることがわかった 。易感染性は認められていない。
自験 例2現在 6才の 男児 で両 親に 血縁 関係 はな い。 乳児 期 より 易感 染性 があ りC3欠 損症であることがわかった。4才時よりDis
coidlupu
serythematosusが出現、以後口腔内潰瘍、抗核 抗 体 が 陽 性 、 ル ー プ ス 腎 炎 の 所 見 を 認 め SLEの 診 断 で 現 在 加 療 中 で あ る 。
自 験 例 3現 在 7才 の 男 児で 両親 に血 縁関 係は ない 。2才 より 易感 染性 を認 めC3欠損 症であ る こ と が わ か っ た 。 6才 よ り 滑 膜 炎 の 所 見 を 認 め 現 在 加 療 中 で あ る 。
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2． 当院にお ける遺 伝子解析 の結果
自験例1
では、C3遺伝 子に37363737deI(F1246X)のホモ の変異を 認め、両 親は同 変異のヘテロ 接合体で あるこ とがわかった。自験例2は3116dupT(L1039fs)、C3243G(Y1081X)のコンパウ ンドヘテ ロ変異 を認め、前者は父由来、後者は母由来であった。今回新たに解析した
自 験例 3に おい て は 、の遺伝 子のex
on12に1432C>T(Arg478Term)、IVS9，2a>tの塩基 置換を認 めた。1432C>Tは母 由来、 IVS
9‐2a>tは父 由来であることがわかった。IVS
9‐2a>t変異の転 写産物は 他と比 較して少 なかっ た。さら にRT―PC
Rの産物の解析より、IV
S9‐2a>t変異はexon
10の 5 側の4塩基がス キップ し、フレ ームシ フトによ り14コド ン下流に 早期終始コドン を形成す ること が予測さ れた。
3． 自験例を 含む報 告例の臨 床像と 遺伝子型 のまとめ
世界中 から26家 系(34人 ）の報告 がある 。そのう ち日本 からの報 告は自 験例の3家系を含む6家 系 あ る 。 こ れ ら の C3欠 損 症 の 臨 床 像 は 下 記 の よ う に ま と め る こ と が で き る 。
◎重症 感染症： 細菌性 髄膜炎を はじめ 様々な感 染症を 認めている。起因菌はStreptococcuspneumoniaeが最 も多い。
◎ SLEま た は SLE様 症 状 ： 3家 系 3人 で SLE (ACRの 診 断 基 準 11項 目 の う ち 4項 目 を 満 たす）、1
家 系 2人で S
LE様 症状、 1
家系 1人で Subacutelu
puse
rythematosusを 呈してい る◎ 腎症 状 ： 7
家 系 9人で重 症度は 様カであ るが何 らかの腎 症状を認 めてい る。5人で病 理組
織学的 な診断 が行われ ている。 膜性増 殖性糸球 体腎炎 1型が 2人、 メサン ギウム増殖性糸球 体 腎 炎が 2人 （こ の う ち1人 は I
gA腎 症 ）、 ル ー プス 腎 炎 (WHO分類 ClassIIIA)が1人である 。
＠ 皮膚 症 状 ：SLEまた は SL
E様 症 状を 認 め た 症例 以 外 の7症 例 にお い て 、感 染時に 一時的に皮疹 を伴っ ている。 紅色の斑 丘疹を 認めるこ とが多 い。
◎遺伝子型一表現型相関： C3欠損症の症例で分子遺伝学的解析が施行されているのは自験例を含め 13家系で 、そのう ち両ア リルの遺 伝子変異 が同定 できてい る症例 は10家系であった 。 C3243G(Y1081X)は 自 験 例2と SL
E様 の 症状を 呈した 日本人症 例の2家系で 認めている が 、 その 他 の 変異に 関して は明らか な集積 は認めら れていな い。ロ 鎖上およ びa鎖のCUBドメ イ ン ない し そ れよ り も N
末 端 側 に 変異 を持つ症 例は全 て易感染 性を主症 状として い る のに 対 し 、ば 鎖 上 のTEDドメ イ ン な いしそ れよりも C
末 端側に変 異を持つ 症例は
SLE、SLE様 症状ない し腎炎を 認めて いる。
【考察 】従来C3欠損症に おいては明らかな遺伝子型―表現型の相関はないとされてきたが、今回の 検討で変 異部位 と臨床症 状の相 関が示唆 された 。
遺伝子 解析さ れている 症例はすべてナンセンス変異あるいはフレームシフト変異であり、従 って 変 異 部位 よ りC末端側 は完全 に欠失す るか本 来の蛋白 とは全 く異なる ことにな る。
TEDド メ イ ン の N末 端 側 に 接 す る CUBド メ イ ン よ り N末 端 側 に 生 じ る 変 異 は C3蛋白の大きな欠 失にっな がり、 感染防御 に役立 たない可 能性が ある。一方、SLE（様）なぃし腎炎を主 症 状 と す る 症 例 は 全 て C3d中 の TEDド メ イ ン 以 降 の欠 失 (3736̲3737del、 3116dupT、C3243G)で あ り、 H因 子結 合 部 位も し く は C
R2結 合部 位 を 欠く こ と にな る 。こ れらの ドメ
インは C
3dを介 したB細胞免 疫寛容 やアポト ーシス体 の処理 能に重要 である ことが知られている。 さらに蛋 白翻訳 後の不安定性や蛋白分泌の低下などにより、感染防御にはある程度役立っも のの自己 免疫疾 患を惹起 しやす いことが 推測さ れた。
【結論 】 自験 例も含め たC
3欠損 症26家系に おける 解析から、N末端側の変異では重症感染 症 が 、 a鎖 の TED
ド メ イ ンよ り C末端 側 の 変異 で は S
LE様 症状 な い し 腎炎 が 主 症状 と なること を見いだ した。 いずれもナンセンス変異あるいはフレームシフトによることから、前者では C3蛋白の 完全欠失 が、後者 では蛋 白の不安 定性、 分泌異常 、機能 ドメイン の欠失な
どのメ カニズム が考え られた。

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学位 論文審査の要旨
主査 教 授 小池 隆夫
副査 教 授 今村 雅寛
副査 教 授 佐藤 典宏
副査 教 授 有賀 正
副査 准教授 田中淳司

学 位 論 文 題 名C3欠損症における遺伝子変異と臨床像の相関に関する研究
当科で解析した3例および報告例の解析
補体 系は30
種 以上の血 清遊離蛋白、膜蛋白からなり、自然免疫の一部として重要な役割を 果たしている。補体系には古典経路、第二経路、レクチン経路の3つの独立した活性化経 路を有す る。そ れぞれの 経路の機能はC3を活性化することに集約され、C3は補体活性化 の中心的 役割を 果たして しヽる 。C
3遺伝子 は41exonからなり、exonlからexon
16は645アミノ酸カゝらなるロ鎖、exon16カゝらexon41は991アミノ酸カゝらなるa鎖をコードしてい る。C3蛋白 は13のド メインか ら構成 されてい る。C3欠 損症は常 染色体 劣性遺伝形式をとる非常にまれな疾患であり、易感染性と免疫複合体病両者の病態が認められるとされ て いる が 、 症状 は 一 様で は な く遺 伝 子 型と 表 現 型の関 係は明ら かでは なかった 。
今回 、 当 科に お い て新 たに検 出した 3症例 目とな るC
3欠損症 の遺伝 子解析を 行いの遺伝 子にC1432T (R478
幻 とI
VS9・2a>tの コンパ ウンドヘ テロ変異 を同定 した。両 親の解析の結果、前者は母由来、後者は父由来であった。次に転写産物の解析によりIV
S9・2a>
tはexon10の 5 側の4塩基をス キップしフレームシフトにより14コドン下流に早期終始コド ン を形 成 す るこ と が 予想さ れた。 C3欠損症は 自験例 3家系 を含め世 界中で 26家系34
症例 の報告があるが、その臨床症状は＠感染症、◎全身性エリテマトーデス(SLE)
またはSLE様症状、◎腎症状、＠皮膚症状にまとめることができた。感染症の既往のなぃ症例が6症例(17.
6％）存在しそれらの多くがSLEまたは腎炎といった自己免疫性疾患を有しているこ とに注目 し、遺 伝子解析 が施行されている10家系の遺伝子型と表現型の相関について 検 討し た 。 C
3遺 伝 子変 異の位 置がCU
Bg
ド メイン よりN末側に存 在する 症例では いず
れも 易感染性 を認め ている。 一方TEDドメイ ンよりC末側 に存在す る症例 では自己 免疫性 疾 患が 主 症 状と な っ ており CUB
gドメイ ンとTE
Dドメイ ンの間で 主症状 が二分さ れることが示された。遺伝子変異の種類はすべてナンセンス変異あるいはフレームシフト変異であ るため、 感染症 を主症状 とする症例ではC3
蛋白は大きな欠失によりほとんど産生されず 、一方自 己免疫 性疾患を 主症状とする症例では実際には変異C
3蛋白は存在し感染症
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コントロールに寄与している可能性を推測した。一般に前期補体成分欠損症では免疫複合体の除去やアポトーシスを起こした細胞の処理機構に問題があるため自己免疫性疾患を発症するりスクが高い と考えられている。今回の検討により、C3欠損症において自己免疫性 疾患 を主症状とする症例では遺伝子変異がC3dフラグメント上に集中して存在 すること が明 らか とな った 。C3dは抗 原提示細胞上のcomplem
ent receptor2(CR2)と複 合体を形成し抗体産生を増 強すると同時にB細胞のnegativ
eselectionに関与する可能性も示唆さ れて いる 。CR2のsingle nucl
eoti
de polymorphismとSLE発症の関連や、CR2ノックアウトマウスではselftoleranceの破綻を来し自己抗体を産生しやすいことが報告されており、C3dフラグメント上の遺伝子変異はC3d‑CR2 interactionの異常を来たし自己免疫性疾患の1つの要因となっていることを推測した 。
公開発表に際し、 今村教授から、実際にヒトの系ではC3dやCR2の異常に関する報告があるのか質問があっ た。田中准教授よりC3欠損症で認められる多彩な症状はC3分子の欠損で一元的に説明可能か質問があった。佐藤教授より易感染性と自己免疫疾患の両者を有する症例をどのように説明するか、また表現型が二分されることに気づぃた経緯などに関する質問があった。 小池教授よりN末側に変異を有する場合蛋白の大きな欠失にっながるが自己免疫性疾患を 発症していなぃ理由、またC3は補体の中心的役割を果たしているにも関わらず他の先天性免疫不全症より重症感が感じられない理由に関する質問があった。
最後に有賀教授よりこの仮説を証明するための今後検討すべき課題に関する質問があった
が、申請者はいずれ の質問にも妥当に回答した。
本研究はC3欠損症 の症状は一様ではなく、遺伝子・表現型相関を初めて指摘したことに意義があり、今後 、存在していると仮定した変異C3蛋白の同定方法を検討することにより、C3分子の機能 解明にっながる可能性がある。
審査員一同は、これらの成果を高く評価し、大学院課程における研鑽や取得単位なども併 せ申 請者 が博 士（ 医学 ）の 学位 を受けるのに充分な資格を有するものと判定 した。

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