精神医学のフロンティア

脳外科患者における術後せん妄の有無とゲノム網羅的 DNA メチル化プロファイル
山梨豪彦1～3），篠崎

元1,2）

Takehiko Yamanashi, Gen Shinozaki

術後せん妄患者の DNA メチル化プロファイルを検証する研究はこれまでなかった．本
研究では，治療抵抗性てんかんに対する脳切除術を受けた患者の手術前後の血液を集め，術後せん妄と関連する DNA メチル化マーカーを発見することを目的とした．10 名の術後せん妄症例を含む 37 名の患者の手術前後の血液を入手し，DNA サンプルを Illumina 社
EPIC アレイゲノム網羅的プラットフォームを用いて測定した．術後せん妄の有無による
血液中の DNA メチル化の差異を検討し，さらに Gene Ontology および Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes によるエンリッチメント解析も実施した．術後せん妄症例について，手術前後の DNA メチル化の変化を調べたところ，エンリッチメント解析により，「サイトカイン刺激に対する細胞応答」「免疫系プロセスの制御」「細胞活性化の制御」「サイトカイン産生の制御」といった免疫応答関連経路や炎症性サイトカイン関連経路に統計的に有意な関連シグナルが多く見いだされた．さらに，術後せん妄症例と非術後せん妄症例の間の手術や麻酔に関連する共通因子の影響の可能性を除外した後のエンリッチメント解析では，「免疫反応」や「T 細胞の活性化」などの有意なシグナルが示された．術後せん妄に関してゲノム網羅的に DNA メチル化を検証した本研究では，免疫反
応，炎症反応，およびせん妄の病態生理に関連すると考えられる他の関連シグナルに関連する有望なシグナルが示された．このデータは，エピジェネティクスがせん妄の病態生理
学的メカニズムにおいて重要な役割を果たしているという仮説を支持し，エピジェネティ
クスに基づく術後せん妄のバイオマーカーの有用性の可能性を示唆するものであった．

索引用語

術後せん妄，エピジェネティクス，DNA メチル化，炎症，免疫カーを活用することが必要である．これまでの研究で，高は じ め に齢のせん妄患者は，炎症マーカーやサイトカインの血清レベルが上昇していることが示されているが9,15,35,36），報告

術後せん妄は手術後に生じるせん妄であり，術後の事故
リスクの上昇や対応する医療スタッフの疲弊といった短期的なデメリットのみでなく，長期的な認知機能低下や高い
13,14,17,20,34）

死亡率とも関連しているによるばらつきも大きく，さらなる分子機構の解明が求められる．

DNA メチル化（DNA methylation：DNAm）は遺伝子．せん妄リスクを評価の発現を動的に制御する重要なエピジェネティクス機構ですること，せん妄を早期に検出し対応することは重要でああり22），せん妄の主要なリスク因子である加齢とともに制るが，そのためにはせん妄の病態を理解し，バイオマー

御されることが知られている8,19,29）．これらのことから，

著者所属：1）スタンフォード大学医学部精神科 2）アイオワ大学医学部精神科 3）鳥取大学医学部附属病院精神科
本論文は PCN 誌に掲載された最新の研究論文41）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．
doi：10.57369/pnj.24-002
精神神経学雑誌

第 126 巻 第 1 号（2024） 3—11 頁

3

DNAm はせん妄の分子機構を解明するための有望なター
ゲットであり，せん妄のバイオマーカーとして機能する可30）

能性があることが示唆される

2．血液サンプル収集と処理
合計で 37 名の被験者から血液サンプルを入手した．手．これまでに著者らのグ術室で手術の前後に全血を採取し，採取した全血を血球とループは，せん妄患者において免疫反応，炎症反応，コリ

血漿に遠心分離した後に－80℃で保存した．血球からン作動性シナプス機能に関連した遺伝子の DNAm に違い

DNA を抽出し，各 500 ng の DNA をバイサルファイト処

があること

27）

，炎症性サイトカイン遺伝子である TNF‒α

理した．その後，Infinium HumanMethylationEPIC Bead-の DNAm が，せん妄症例では年齢とともに減少するこ

Chip Kit（WG‒317‒1002，Illumina，San Diego，CA，と37），神経栄養因子遺伝子 BDNF の DNAm が，せん妄患者において加齢とともに増加すること26）USA）を用いて，ゲノムワイド DNAm を解析した．アレ，を報告してきイは，Illumina iScan プラットフォームでスキャンした．

た．これらの報告は DNAm がせん妄の病態に寄与しておすべての統計解析に R を使用した23）．メチル化データの解り，またバイオマーカーになることを示唆するものであ析には，R パッケージの ChAMP と Minfi を使用した．

る．しかしこれらの先行研究におけるせん妄症例は，入院データのロード中に，（ⅰ）検出 P 値＞0.01，（ⅱ）プローに至った経緯の異なる内科的・外科的疾患をもつ集団からブあたり少なくとも 5％のサンプルで＜3 ビーズ，（ⅲ）非のものであり，せん妄の病因が均一ではなかった．また，

CpG，SNP 関連，マルチヒットプローブ，（ⅳ）X または横断研究であることから，せん妄対象者にみられたエピ

Y 染色体に配置されている場合はプローブがフィルターア

ジェネティックなシグナルが，せん妄そのものによるもの

ウトされた．サンプルをベータミクスチャー量子化で正規

か，せん妄の原因疾患によるものか，せん妄発症前の状態化してから差分メチル化分析を実行した．

を反映したものか，不明であった．

CD8 T 細胞，CD4 T 細胞，ナチュラルキラー細胞，B 細このような限界を克服するため，本研究では治療抵抗性胞，および単球の推定細胞比率は，オンラインで入手可能

てんかんに対しててんかん外科治療を実施する患者を対象

な DNAm Age Calculator により算出した10～12）．各 CpG 部として手術前後で血液を収集し，術後せん妄（postopera-位における DNA メチル化の差は，RnBeads により limma

tive delirium：POD）に発展した患者における DNAm の法を用いて評価した2,24）．1）術前サンプル，2）術後サン

特徴を見いだすことを目的とした41）．

プルにおいて，POD 群と non‒POD 群間の DNAm の差異を検証した．また，3）術前術後サンプル比較（3a）全コ

Ⅰ．研究の方法および結果

ホート，3b）POD 症例のみ，3c）non‒POD コントロールのみ）により，術後の DNAm の変化を評価した（図）．年

1．リクルートと患者情報取得
本研究は，アイオワ大学の Human Subjects ResearchInstitutional Review Board により承認され実施した．2015

齢，性別，および細胞タイプの割合を共変量として解析に含んだ．ゲノムワイドの有意性は，P 値が 5.0E‒08 未満であることとした．

年 4 月から 2019 年 7 月の間に，アイオワ大学病院で治療

エンリッチメント解析として Gene Ontology（GO 解

抵抗性てんかんのため脳切除手術が予定された被験者を募析）および Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes

集した

3,4）

．研究登録に際して，書面によるインフォームド

terms（KEGG 解析）を行った．各エンリッチメント解析

コンセントを取得した．被験者が未成年の場合は，その両は R パッケージ missMethyl を用いた gometh 解析により，親から同意を得た．病歴，手術歴，人口統計情報を電子カ各遺伝子で検査した CpG 部位の数が変動することを調整

ルテと患者インタビューから入手した．脳切除術後にせんして行った21）．limma で抽出した各比較について，GO 解妄に発展したかを調査するために，詳細なカルテレビュー

析と KEGG 解析で P＜0.05 の上位 1,500 の CpG サイトをを実施した．術後 7 日目，または退院のいずれか早いほう含めて，潜在的に関連する経路を捕捉した．上記の術前・までにせん妄を呈した患者を POD 群，せん妄に発展しな術後のサンプル比較の一環として，術前・術後 POD 症例

かった患者を non‒POD 群とした．カルテに意識状態や精群に特有のメチル化差のある CpG 部位セットを解析した．

神状態の変動が記録されている場合か，Confusion Assess-

この CpG 部位のサブセットは，以下のプロセスで決定しment Method for the ICU（CAM‒ICU）陽性の記録があた．（ⅰ）POD 症例群と non‒POD 対照群は，P＜0.05 のる場合にせん妄ありと判断した．

CpG 部位についてフィルターにかけた．
（ⅱ）有意な CpG

4

精神経誌（2024）第 126 巻 第 1 号

3b）手術前後比較

1）手術前

POD

POD

術前サンプル

術後サンプル

手術前

手術後

手術

non－POD

non－POD

術前サンプル

術後サンプル2）手術後

3c）手術前後比較

図

サンプル比較の図本研究では各参加者の手術前後のサンプルを集め，POD 群と non—POD 群に分けたうえで各比較を行った．1）POD 群と non—POD 群の術前サンプルの比較，2）POD 群とnon—POD 群の術後サンプルの比較，3）3a）全コホート全参加者の術前術後サンプルの比較，3b）POD 症例のみの術前術後サンプルの比較，3c）non—POD 症例のみの術
前術後サンプルの比較（文献 41 より和訳して引用）

サイトの 2 つのサブセット間で共通する CpG サイトを決定した．
（ⅲ）共通する CpG サイトのセットを有意な POD

2）エピゲノムワイド解析における POD 群と non‒POD群の比較

症例 CpG サイトのセットから除去した．
（ⅳ）POD 症例に術前サンプルの比較，術後サンプルの比較のいずれにお固有の CpG サイトのこの新しいセットから，GO および

いても，POD 群と non‒POD 群で DNAm レベルに有意にKEGG パスウェイの変化を検出するために上位 1,500CpG差がある CpG サイトはなかった．全患者，POD 群，non‒

サイトを含めた．

POD 群の各集団において，術前と術後のサンプルを比較しても，手術前後で有意に DNAm レベルが変化した CpG

3．結

果

サイトはなかった．

1）参加者背景

3）エンリッチメント解析（GO and KEGG）

脳外科手術が予定され，本研究に登録された合計 37 名

術前サンプルの比較，術後サンプルの比較のいずれにおの患者の血液サンプルを入手した．患者の平均年齢は 32.8

いても，POD 群と non‒POD 群で有意に差のあるパスウェ

歳（SD＝15.3），35.1％が女性，97.3％が非ヒスパニック

イは確認されなかった．全患者を対象にして術前後のサン系白人であった．そのなかで，10 名の患者が術後せん妄をプルを比較した際に，エンリッチメント解析では，GO 解発症し（POD 群），27 名が発症しなかった（non‒POD

析で「リポ多糖への反応」「炎症反応」「インターロイキン群）．POD 群の平均年齢は 41.0 歳（SD＝15.6），10 名中 5

6 産生」，KEGG 解析で「NF‒κB シグナル伝達経路」など

名（50.0％）が女性であった．non‒POD 群の平均年齢はのパスウェイが示されたが，これらは false discovery rate

29.8 歳（SD＝14.3），27 名中 8 名（29.6％）が女性であっ（FDR）有意水準には達していなかった．

た．POD のある患者とない患者では，年齢に有意差があった（表 1）．

10 名の POD 症例のみを対象に，手術前後の DNAm の変化をエンリッチメント解析で調べた．GO 解析からは「サイトカイン刺激に対する細胞応答」「サイトカインに対精神医学のフロンティア：脳外科患者における術後せん妄の有無とゲノム網羅的 DNA メチル化プロファイル

5

表1
Classification

All Subjects

N

患者背景

POD

non—POD

37

10

27

P

Statistical test

平均年齢
SD

32.8
15.3

41.0
15.6

29.8
14.3

0.046

t＝－2.07

性別，女性（n）
％

13
35.1

5
50.0

8
29.6

0.44

χ2＝0.59

人種，白人（n）
％

36
97.3

10
100.0

26
96.3

＞0.99

χ2＜0.01

飲酒（n）
％

12
32.4

3
30.0

9
33.3

＞0.99

χ2＜0.01

喫煙（n）
％

15
40.5

5
50.0

10
37.0

0.74

χ2＝0.11

平均 ASA—PS
SD

2.4
0.5

2.2
0.4

2.5
0.5

0.13

t＝1.56

平均 BMI
SD

29.6
10.4

29.7
8.6

29.5
11.1

0.96

t＝－0.06

平均麻酔時間（分）
SD

535.9
88.4

533.8
88.4

536.7
90.0

0.93

t＝0.09平均手術時間（分）
SD

353.6
88.0

355.3
95.4

353.0
87.0

0.95

t＝－0.07

平均出血量（mL）
SD

169.3
120.8

145.0
165.3

178.3
102.1

0.46

t＝0.74

POD：post operative delirium，SD：standard deviation，ASA—PS：American
Society of Anesthesiologists physical status，BMI：body mass index（文献 41 より和訳して引用）する応答」「免疫系プロセスの制御」「細胞活性化の制御」

で「免疫反応」「免疫系プロセス」「T 細胞活性化」「免疫「サイトカイン生産の制御」などのパスウェイ，KEGG 解系プロセスの制御」であった．KEGG パスウェイは，

析からは「HIF‒1 シグナル伝達経路」「T 細胞受容体シグ「HIF‒1 シグナル伝達経路」と「T 細胞受容体シグナル伝

ナル伝達経路」「Th17 細胞分化」「NF‒κB シグナル伝達経達経路」を FDR 有意水準で示した（表 4）．

路」「Toll 様受容体シグナル伝達経路」といったパスウェ
イが，FDR 有意水準，もしくは有意傾向（P＝0.058）なもⅡ．考察のとして検出された（表 2）．一方，non‒POD 群の手術前―本研究の意義，苦労・工夫した後を比較したエンリッチメント解析では，GO 解析で「免ことなどを含めて―

疫反応にかかわる細胞の活性化」「好中球の脱顆粒」「好中
球を介した免疫」，KEGG 解析で「長寿調節経路」などの今回の研究では，術後せん妄のエピジェネティクスをゲ

パスウェイが示されたが，これらは FDR 有意水準ではな

ノムワイド DNAm 解析を用いて調査した．術後せん妄患かった（表 3）．

者を対象として，手術前後の DNAm の変化を調べた研究

POD 群と non‒POD 群の間の手術や麻酔に関連する共通は初である．今回のデータでは，POD 症例において術前と因子の影響を除いて比較するために，両群のいずれにおい術後のサンプルでサイトカインへの反応，免疫系プロセスても手術前後の変化としてとらえられた CpG 部位を non‒の制御，細胞の活性化とサイトカイン生産，免疫反応のポ

POD から共通のシグナルとして除外し，手術後のせん妄

ジティブ制御など，術後せん妄に関連する多数のネットの発症に関連する CpG サイトを抽出した．エンリッチメ

ワークの重要なエビデンスを示した．さらに，術後せん妄

ント解析の結果，上位の GO パスウェイは，FDR 有意水準の発症に関連するシグナルを手術や麻酔の潜在的な影響を

6

精神経誌（2024）第 126 巻 第 1 号

表2

GO および KEGG 解析の結果（POD 群）

手術前から手術後の変化，上位 20 パスウェイ
GO（P ＜0.05, beta＞0.03791, 1,500 CpGs）
TERM
Ont
N

DE

P. DE

FDR

KEGG（P ＜0.05, beta＞0.03791, 1,500 CpGs）
Pathway
N
DE
P. DE

FDR

cellular response to cytokine
stimulus
response to cytokine

BP

1,120

94

1.3E—08

2.9E—04

HIF—1 signaling pathway

109

21

3.2E—06

0.001

BP

1,210

98

3.2E—08

3.6E—04193

26

4.1E—05

0.007

cytokine—mediated signaling
pathway
regulation of immune systemprocess
regulation of cell activation
positive regulation of immune
response
T cell activationalpha—beta T cell activation

BP

794

69

5.1E—08

3.9E—0478

17

1.3E—04

0.015

BP

1,512

116

8.9E—08

5.1E—04

Kaposi sarcoma—associatedherpesvirus infection
EGFR tyrosine kinase inhibitor
resistance
Inflammatory bowel disease63

11

2.7E—04

0.023

BP
BP

573
651

58
60

1.7E—07
6.9E—07

7.6E—04
0.002

Ras signaling pathway
Prostate cancer

231
97

30
17

3.6E—04
4.7E—04

0.024
0.027

BP
BP

482
145

51
24

7.3E—07
9.1E—07

0.002
0.002

162
211

20
24

6.8E—04
7.2E—04

0.031
0.031

regulation of T cell activation

BP

331

39

9.8E—07

0.002

89

14

8.8E—04

0.033

positive regulation of immune
system processregulation of leukocyte activation
CD4—positive, alpha—beta T
cell activation
regulation of lymphocyte activationalpha—beta T cell differentiation
CD4—positive, alpha—beta T
cell differentiation
regulation of cytokine production
regulation of leukocyte cell—
cell adhesion
lymphocyte activation

BP

985

81

1.2E—06

0.003

102

16

0.001

0.034

BP

528

52

1.7E—06

0.003

Hepatitis B
Human immunodeficiency
virus 1 infection
PD—L1 expression and PD—1
checkpoint pathway in cancer
T cell receptor signaling pathway
Insulin resistance

108

16

0.001

0.035

BP

97

18

1.9E—06

0.004

Renal cell carcinoma

68

12

0.002

0.055

BP

440

46

2.0E—06

0.004

Th17 cell differentiation

105

15

0.002

0.055

BP

106

20

2.9E—06

0.005

216

25

0.002

0.055

BP

78

16

3.0E—06

0.005

Human T—cell leukemia virus 1
infection
NF—kappa B signaling pathway

103

13

0.003

0.055

BP

790

62

4.0E—06

0.006

Hepatocellular carcinoma

168

21

0.003

0.055

BP

328

36

5.9E—06

0.008

Shigellosis

243

25

0.003

0.055

BP

687

62

6.2E—06

0.008

80

12

0.003

0.058

BP
BP

363
443

38
42

9.2E—06
9.4E—06

0.011
0.011

B cell receptor signaling pathway
Viral carcinogenesis
Toll—like receptor signaling
pathway

193
104

21
11

0.003
0.003

0.058
0.058

leukocyte cell—cell adhesion
positive regulation of cytokine
production

GO：Gene Ontology，KEGG：Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，FDR：false discovery rate
βのカットオフは，P 値カットオフを P ＜0.05 としたとき，上位 1,500 の CpG サイトをとらえるように決定された．下線は注目すべきパスウェ
イを示す．
（文献 41 より和訳して引用）除外してとらえるために解析したところ，免疫反応，T 細ることを示唆している．

胞の活性化，T 細胞受容体のシグナル伝達経路，HIF‒1 の

これまでの研究で，全身および脳の炎症がせん妄の発症

シグナル伝達経路が示された．実際，これらの上位シグナに重要な役割を果たすことが示唆されている1,5,6,33）．実際

ルは，過去にわれわれが検証した入院患者コホートから得に，POD 患者では血中および脳脊髄液中の炎症マーカーられたせん妄患者と非せん妄患者の比較から得られた上位が上昇することが示されている16）．免疫から脳への伝達経シグナルと一致している27）．このデータは，術後せん妄が路がミクログリア細胞による炎症性サイトカイン産生につ

手術によって誘導されるプロセスだけでなく，せん妄の発ながるため，末梢で産生されたサイトカインが脳に作用し症に影響を及ぼす動的なエピジェネティクスプロセスがあて異常行動を引き起こすと考えられている7）．実際，げっ精神医学のフロンティア：脳外科患者における術後せん妄の有無とゲノム網羅的 DNA メチル化プロファイル

7

表3

GO および KEGG 解析の結果（non—POD 群）

手術前から手術後の変化，上位 20 パスウェイ
GO（P ＜0.05, beta＞0.0816, 1,500 CpGs）
TERM
Ont
N
positive regulation of molecularfunction
tertiary granule
cytoplasm
positive regulation of catalytic
activitycell activation involved in
immune response
leukocyte activation involved in
immune response
enzyme activator activity
neutrophil activation
positive regulation of cell adhesion
neutrophil degranulation
granulocyte activation
neutrophil activation involved
in immune response
myeloid leukocyte activation
protein localization to phagophore assembly site
tertiary granule membrane
myeloid cell activation involved
in immune response
neutrophil mediated immunity
myeloid leukocyte mediatedimmunityleukocyte migration involved ininflammatory response
leukocyte degranulation

DE

P. DE

FDR

KEGG（P ＜0.05, beta＞0.0816, 1,500 CpGs）
Pathway
N
DE

P. DE

FDR

BP

1,811

143

2.2E—06

0.049

Pyrimidine metabolism

57

9

0.001

0.322

CC
CC
BP

164
11,438
1,458

20
598
114

1.2E—05
5.2E—05
6.4E—05

0.139
0.301
0.301

100
32
80

13
5
6

0.005
0.023
0.032

0.781
1
1

BP

717

54

6.6E—05

0.301

Amoebiasis
Autophagy—otherD r u g m e t a b o l i s m—o t h e r
enzymes
Autophagy—animal

136

14

0.032

1

BP

713

53

9.5E—05

0.361

Longevity regulating pathway

89

11

0.033

1

MF

519

50

1.7E—04

0.423

147

17

0.033

1

BP
BP

500
426

40
43

1.7E—04
1.7E—04

0.423
0.423

Phospholipase D signaling
pathwaySphingolipid signaling pathway
Sphingolipid metabolism

118
49

13
6

0.034
0.035

1
1

BP
BP
BP

485
507
488

39
40
39

2.1E—04
2.1E—04
2.2E—04

0.423
0.423
0.423

Shigellosis
Nucleotide excision repair
AMPK signaling pathway

243
46
119

20
5
13

0.035
0.036
0.042

1
1
1

BP
BP

659
12

49
5

2.7E—04
2.9E—04

0.438
0.438

Renin—angiotensin system
Systemic lupus erythematosus

23
120

3
7

0.043
0.045

1
1

CC
BP

73
547

11
42

3.0E—04
3.1E—04

0.438
0.438

1,477
97

80
11

0.046
0.05

1
1

BP
BP

499
553

39
42

3.3E—04
3.6E—04

0.438
0.438

Metabolic pathways
Phosphatidylinositol signaling
systemStarch and sucrose metabolism
DNA replication

35
36

4
4

0.062
0.062

1
1

BP

16

5

3.7E—04

0.438

Lipoic acid metabolism

4

1

0.064

1

BP

535

41

4.3E—04

0.468

Galactose metabolism

30

4

0.064

1

GO：Gene Ontology，KEGG：Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，FDR：false discovery rate
βのカットオフは，P 値カットオフを P ＜0.05 としたとき，上位 1,500 の CpG サイトをとらえるように決定された．下線は注目すべきパスウェ
イを示す．
（文献 41 より和訳して引用）

歯類に末梢性リポ多糖を注射したり，開腹手術や肝切除な

DNAm の変化は，末梢の炎症と免疫，そしてその後の神経どの外科手術を行うことで，脳内で IL‒1β，IL‒6，TNF‒

炎症とせん妄の発症に関与していることが示唆される．

αなどの炎症性サイトカインが増加し，認知障害関連行動28）

この研究にはいくつかの強みがある．まず，手術の種類．手術によるエピジェ

は治療抵抗性てんかんに対する脳外科手術のみであったこ

ネティクスの影響については Sadahiro, R.らの報告が新しとである．したがって，本研究の参加者は，コホート全体

く，高齢者を対象とした種々の手術により，末梢血単核球

で比較的類似した侵襲を経験したことになる．これは，多（peripheral blood mononuclear cells：PBMC）の免疫系

様な背景とせん妄の病因をもつ入院患者を用いたわれわれ

遺伝子の DNAm の急速な変化がもたらされることが示さの 以 前 の ア プ ロ ー チ と 比 較 し て， 決 定 的 な 利 点 で あを引き起こすことが示されている

25）．本研究は，エる26,27,37）．第 2 に，手術前サンプル採取の設計により，同ピジェネティックな観点からせん妄の病態生理の理解をさ一人物から手術前と手術後の比較を行い，DNAm シグナ

らに深めるものであり，エンリッチメント解析で観察されルに対する手術の影響を直接測定し，POD 症例と non‒

た POD 患 者 に お け る 炎 症 と 免 疫 に 関 連 す る 遺 伝 子 のPOD 症例の間の違いを見つけることができたことである．

れており，今回のデータと一致している

8

精神経誌（2024）第 126 巻 第 1 号

表4

GO および KEGG 解析の結果（POD 群）

手術前から手術後の変化，上位 20 パスウェイ（non—POD 群と重複した上位 CpG 部位を除いた）
GO（P ＜0.05, beta＞0.03655, 1,500 CpGs）
TERM
Ont
N

DE

P. DE

FDR

immune response
immune system process

BP
BP

1,577
2,455

108
162

1.3E—06
6.1E—06

0.030
0.046

T cell activation
regulation of immune systemprocess
leukocyte activation

BP
BP

503
1,358

49
100

7.8E—06
8.0E—06

0.046
0.046

BP

876

72

1.3E—05

0.060

lymphocyte activation
CD4—positive, alpha—beta T celldifferentiation
regulation of cell activation

BP
BP

717
82

62
15

2.1E—05
3.2E—05

0.081
0.102

BP

602

53

3.8E—05

0.102

alpha—beta T cell activation
cell activation

BP
BP

156
1,017

22
79

4.0E—05
4.9E—05

0.102
0.111

alpha—beta T cell differentiation
leukocyte activation involved in
immune response
CD4—positive, alpha—beta T cell
activation
regulation of immune response

BP
BP

111
283

18
29

5.8E—05
6.0E—05

0.113
0.113

BP

101

16

6.4E—05

0.113

BP

810

62

7.5E—05

0.123

intracellular signal transduction
cell activation involved in
immune response
regulation of leukocyte activation
regulation of lymphocyte activation
adaptive immune response
cytidine to uridine editing

BP
BP

2,640
287

192
29

8.7E—05
9.5E—05

BP

550

47

BP

455

BP
BP

438
12

KEGG（P ＜0.05, beta＞0.03655, 1,500 CpGs）
Description
N
DE
P. DE
HIF—1 signaling pathway
EGFR tyrosine kinase inhibitor
resistance
Prostate cancer
Ras signaling pathway

FDR

109
78

19
17

3.5E—05
1.1E—04

0.012
0.014

97
234

18
31

1.3E—04
1.6E—04

0.014
0.014

Kaposi sarcoma—associated herpesvirus infection
Inflammatory bowel disease
Hepatitis B

194

24

2.4E—04

0.014

63
162

11
20

2.5E—04
6.1E—04

0.014
0.030

102

16

9.1E—04

0.038

168
89

22
13

9.8E—04
2.4E—03

0.038
0.084

193
211

21
22

3.0E—03
3.2E—03

0.088
0.088

104

11

3.3E—03

0.088

100

14

3.8E—03

0.088

0.133
0.136

T cell receptor signaling pathway
Hepatocellular carcinoma
P D—L 1 e x p r e s s i o n a n d P D—1
checkpoint pathway in cancer
Viral carcinogenesis
Human immunodeficiency virus
1 infection
To l l—l i ke re ce p t o r s i g n a l i n gpathway
AGE—RAGE signaling pathway indiabetic complications
Cellular senescence
African trypanosomiasis

155
36

19
6

4.0E—03
4.0E—03

0.088
0.088

1.6E—04

0.221

Acute myeloid leukemia

67

11

4.9E—03

0.089

41

1.9E—04

0.237

Th17 cell differentiation

106

14

5.0E—03

0.089

37
4

2.0E—04
2.2E—04

0.237
0.238

Shigellosis
Human cytomegalovirus infection

244
225

24
24

5.2E—03
5.4E—03

0.089
0.089

GO：Gene Ontology，KEGG：Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，FDR：false discovery rate
βのカットオフは，P 値カットオフを P ＜0.05 としたとき，上位 1,500 の CpG サイトをとらえるように決定された．下線は注目すべきパスウェ
イを示す．
（文献 41 より和訳して引用）

手術後の血液は，POD が発症する前の時期である手術直使用できるシグナルが見つかる可能性がある．このような後に採取された．そのため，発症前から血液データに基づ

データが再現され，確認されれば，術前の DNAm プロファ

いて，POD に関連するエピジェネティクスの状態の違い

イルに基づくアルゴリズムは，POD の高リスク患者を特をみることができた．手術後，POD 発症前に確認された血定するのに役立ち，適切な介入と予防を採用することがで液に基づくこのようなバイオマーカーは，症状が出現する

きる．全体として，今回のデータは，われわれの仮説と一前からハイリスク患者を特定できる可能性があり，今後の致し，せん妄の病態生理過程におけるエピジェネティクス

臨床に有用であると考えている．第 3 に，術前サンプルか機構を支持するものである．

ら得られた DNAm プロファイルは，POD の予測バイオマーカーとして使用できる可能性があることである．今回のデータでは，術前サンプルとの有意な差は認められなかったが，サンプルサイズが大きくなれば，POD の予測に精神医学のフロンティア：脳外科患者における術後せん妄の有無とゲノム網羅的 DNA メチル化プロファイル9

者に早期介入するといったアプローチが可能となることがⅢ．展

望

期待される．

―今後の課題および方向性―
利益相反

本研究には以下に記すようにいくつかの限界があり，これらを克服することが同時に今後の課題である．
（ⅰ）サ
ンプルサイズが小さく，合計 37 名であり，POD 群が 10 名

篠崎元は Predelix Medical LLC の共同創設者であるが，それに附随する過去の収入はない．また，住友ファーマ株式会社より共同研究費を受けている．山梨豪彦は本論文に関連して開示すべき利益相反はない．

であったこと．（ⅱ）対象患者が脳切除術を受ける患者であり，脳に直接侵襲が加わった後のせん妄を研究対象としている．さらに，対象患者の年齢層が比較的若い．一般に臨床の場で広くみられるせん妄，すなわち高齢者において中枢以外の身体的問題によって生じるせん妄に，今回の研究結果を般化させることに限界がある．
（ⅲ）POD 群と

non‒POD 群の間で，ゲノムワイドレベルで有意な差をもつ遺伝子や CpG 部位を発見できなかったこと．
（ⅳ）今回のデータは，エピジェネティクスシグナルと POD の関連を示したが，因果関係を示唆するものではないこと．（ⅴ）
本研究は単一の施設で実施され，被験者の多くは非ヒスパ
ニック系の白人であったこと．
（ⅵ）POD の定義が，電子カルテのレトロスペクティブなチャートレビューにのみ依存しており，偽陽性または偽陰性の症例が存在する可能性があること．これらの限界を克服し，高齢者に広くみられるせん妄に般化できるエピジェネティクスな機序を解明するために，高齢者の大腿骨頸部骨折や悪性腫瘍，心血管系に対する手術におけるエピジェネティクス研究を実施することは重要である．

お わ り にこれまでせん妄は症状を観察や問診でとらえることで評価してきた．すなわち，せん妄の診断基準や，せん妄のス
クリーニングツールが用いられてきた．時にはベテランス
タッフによる「この患者さん，せん妄になりそう」といった直感（それは山勘ではなく，数値化，言語化が難しい，
微細なせん妄症状をとらえているのであろうが）がせん妄の早期発見に役立ってきた．これらは無論重要な評価方法
であるが，同時に生物学的な機序を理解したうえで，客観的な指標があることで，スタッフや施設による評価のばらつきを少なくすることができる．著者らはこれまでに小型
脳波デバイスを用いたせん妄検出に関する研究もしてきて
おり18,31,32,38～40），これらのアプローチを組み合わせることで，せん妄の予測，早期検出が可能になり，ハイリスク患
10

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