20150724

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1. 思春期特発性側弯症（AIS）発症に関連する 遺伝子「BNC2」を発見 AIS の発症機構の解明、新たな治療法の開発へのブレークス ルーに プレスリリース 慶應義塾大学 医学部 2015年7月24日 理化学研究所
2. 要旨 理化学研究所（理研）統合生命医科学研究センター骨関節疾患研究チームの 池川志郎チームリーダー、小倉洋二研究生らと、慶應義塾大学医学部整形外 科学教室の松本守雄教授ら側弯症臨床学術研究グループ[1]、及び京都大学 再生医科学研究所、広島大学大学院医歯薬保健学研究院、南京大学などに よる共同研究グループ※は、思春期特発性側弯症（AIS：Adolescent IdiopathicScoliosis）の発症に関連する新たな遺伝子「BNC2（Basonuclin-2）」 を発見しました。
3. 背骨が曲がる疾患である側弯症は、神経や筋肉の病気、脊椎の奇形などが原 因で起きるものもありますが、その多くは原因が特定できない特発性側弯症で す。特発性側弯症の中で最も発症頻度が高いのが思春期に起きるAIS で、日 本人では約2％に見られます。AIS の発症には遺伝的要因が関与すると考えら れ、世界中で原因遺伝子の探索が行われてきました。
4. 理研 骨関節疾患研究チームは、ゲノムワイド相関解析（GWAS）[2]を行い、 AIS の発症し易さ（疾患感受性）を決定する遺伝子「LBX1」、「GPR126」をそれ ぞれ2011 年、2013 年に世界に先駆けて発見しています注1,2)。今回、共同研 究グループは、側弯症における世界最大規模のGWAS を行い、新たなAIS 感 受性遺伝子BNC2 を発見しました。
5. 共同研究グループは、日本人のAIS 患者と非患者、13,249 人の集団につい て、ヒトのゲノム全体をカバーする約400 万個の一塩基多型（SNP）[3]を調べ、 LBX1とGPR126 以外にもAIS と強い相関を示す27 個のSNP を見つけまし た。さらに、この結果を4,506 人の別の日本人集団を用いた相関解析により確 認したところ、AIS の発症と非常に強い相関を示すSNP を見つけました。
6. このSNP はBNC2 という遺伝子内に存在し、このSNP を持つ患者に多い対立 遺伝子[4]はBNC2 の発現を増加させました。このことから、BNC2 の過剰発現 が側弯症を引き起こすという仮説を立て、モデル動物であるゼブラフィッシュで BNC2 を過剰発現させたところ、実際に側弯が起きることを確認しました。本研 究は、側弯症における世界最大規模のGWAS により、新たなAIS 感受性遺伝 子であるBNC2 を発見し、分子レベルでその作用を明らかにしました。
7. 今後、BNC2 の機能をさらに詳しく調べることで、新しいタイプのAIS 治療薬の 開発が期待できます。成果は、アメリカ人類遺伝学会の機関誌『American Journal of Human Genetics』（8 月号）に掲載されるに先立ち、オンライン版（7 月23 日付：日本時間7 月24 日）に掲載されます。 注1) 2011 年10 月24 日 プレスリリース 思春期特発性側弯症の原因を解明、治療への大きな一歩 http://www.keio.ac.jp/ja/press_release/2011/kr7a43000007vdug.html 注2) 2013 年5 月13 日 プレスリリース 思春期特発性側弯症(AIS)発症に関連する遺伝子「GPR126」を発見 http://www.riken.jp/pr/press/2013/20130513_1/
8. 共同研究グループ
9. 理化学研究所 統合生命医科学研究センター 　骨関節疾患研究チーム 　　チームリーダー 池川 志郎（いけがわ しろう） 　　研究生 小倉 洋二（おぐら ようじ） 　　上級研究員 稲葉 郁代（いなば いくよ） 　統計解析研究チーム 　　チームリーダー 鎌谷 洋一郎（かまたに よういちろう） 統合生命医科学研究センター 　副センター長 久保 充明（くぼ みちあき）
10. 慶應義塾大学 医学部 　教授 松本 守雄（まつもと もりお） 　 　特任講師 渡邉 航太 (わたなべ こおた)
11. 京都大学 再生医科学研究所 生体分子設計学 分野 　教授 開 祐司（ひらき ゆうじ） 　研究生 三浦 重徳（みうら しげのり）
12. 広島大学大学院医歯薬保健学研究院 基礎生 命科学部門 生体分子機能学 　教授 宿南 知佐（しゅくなみ ちさ）
13. 南京大学 医学部鼓楼病院 脊椎外科 　教授 邱 勇 （チュウ・ヨン)
14. １．背景
15. 側弯とは、背骨が横に曲がった状態を言います（図1）。ヒトの背骨は完全に 真っ直ぐではありませんが、曲がりの角度が10 度以上になると病的（側弯症） と考えられています。曲がりの角度が20 度を超えると、装具の着用など何らか の治療をする必要が生じ、40 度を超えると、多くの場合手術治療が必要となり ます。さらに重度になった場合は、肺機能が低下し、腰痛や背部痛の発症が増 加するとされています。進行すると治療が困難になるので、早期発見が大切で す。
16. 側弯症を引き起こす原因はさまざまで、神経麻痺や筋ジストロフィーなどの疾患 により引き起こされることもありますが、多くは原因が特定できない特発性側弯症 です。特発性側弯症は、発症時期などによりいくつかのタイプに分けられます。そ のうち、最も発症頻度が高いのが、10 歳以降に発症・進行する思春期特発性側 弯症（AIS：Adolescent Idiopathic Scoliosis）で、全世界で人口の約2%にみられ る発症頻度の非常に高い疾患です。日本人でも約2%に見られ、学校保健法によ り側弯の学校検診が義務付けられているほど、社会的かつ医療上、重大な問題 となっています。
17. 左：側弯症患者の外観。右：脊椎X 線画像（背面図）。 　　背骨が大きく弯曲していることが分かる。 図1 側弯症の外観とX 線画像
18. 過去の疫学研究などから、AIS は遺伝的因子と環境的因子の相互作用により発 症する多因子遺伝病であることが明らかになっています。これまで世界中の研究 グループが連鎖解析や候補遺伝子アプローチによる相関解析など、さまざまな手 法を用いてAIS の原因遺伝子の探索を行ってきました。理研骨関節疾患研究 チームは、2011 年に世界に先駆けAIS のゲノムワイド相関解析（GWAS）を行 い、AIS 発症に関連する遺伝子（疾患感受性遺伝子）LBX1 を発見しました。
19. 更に、2013 年には同じGWAS のデータを更に詳しく解析して、2 つめのAIS 感 受性遺伝子であるGPR126 を発見しています。 しかし、多因子遺伝病であるAIS の原因や病態を解明するためには、さらなる遺 伝子の発見が必要です。そこで、共同研究グループは、慶應義塾大学医学部整 形外科学教室の松本守雄教授を中心とする側弯症の専門医集団で構成された 側弯症臨床学術研究グループの持つ新たな患者サンプルとその臨床情報を、理 研骨関節疾患研究チームが解析することで、LBX1、GPR126 に続く新たなAIS の疾患感受性遺伝子の発見に挑みました。
20. ２．研究手法と成果
21. 共同研究グループは、日本人のAIS患者2,109人と非患者11,140人からなる日 本人集団のDNAサンプルを用いて、GWASを行いました。これは前回のGWAS の5倍のサンプルを用いた研究で、AISでは世界最大規模のGWASです。非患者 の日本人集団には、Biobank Japan （http://www.biobankjp.org/plan/object.html）のサンプルの情報を用いました。
22. ヒトのゲノム全体をカバーする約400万個の一塩基多型（SNP）を調べたところ、 先に報告したLBX1、GPR126領域のSNP以外にも、AISと高い相関を示す27個 のSNPが存在することを発見しました。これら27個のSNPについて、AIS患者955 人と非患者3,551人からなる別の日本人集団で再現解析を行ったところ、9番染 色体上の1つのSNPでその相関が再現されました。
23. これら2つの日本人集団の結果を統合すると、AISと最も強い相関を示すSNP （rs3904778）の「偶然にそのようなことが起こる確率（P値）」は5.08×10－11にな り、日本人ではrs3904778を持つと発症のリスクが1.21倍高まることが分かりまし た（表1）。さらにAIS患者1,268人と非患者1,173人からなる中国人集団について もこのSNPについて調べたところ、AISとの相関が再現されました。したがって、こ のSNPは複数の人種においてAIS発症に関与することが分かりました。
24. P 値：相関の強さの指標。 Cochran-Armitage trend test による。P 値が低いほど、相関が高いと判定できる。 オッズ比：相関の大きさ、リスク多型の影響力の指標。リスク多型を1 つ持つごとにAIS 発症リスクが約1.2 倍高まる。 統合： GWAS と再現解析の結果をメタ解析で統合したもの。 人種 集団 rs3904778 のリスク多型の頻度 P値 オッズ比 患者群 対照群 (95%信頼区間) 日本人 GWAS 0.459 0.414 2.10 × 10-7乗 1.20 (1.12-1.28) 再現解析 0.476 0.424 4.46 × 10-3乗 1.23 (1.12-1.37) 総合 5.08 × 10-11乗 1.21 (1.14-1.28) 中国人 再現解析 0.429 0.384 1.14 × 10-3乗 1.20 (1.07-1.35) 東アジア総合 2.46 × 10-13乗 1.21 (1.15-1.27) 表1 AIS の段階的相関解析で発見された 9 番染色体上のSNP（rs3904778）の相関
25. ゲノム上のrs3904778 の位置を調べてみると、BNC2（Basonuclin-2）という遺伝 子内に存在していました。そこで、BNC2 遺伝子領域内のSNP の相関を網羅的 に解析したところ、rs3904778 とほぼ同程度の強い相関を示すSNP が3 個見つ かりました。
26. この4 つのSNP の機能について詳細な解析を行ったところ、YY1（Yin yang 1）と いう転写因子が結合しやすくなっているため、BNC2 遺伝子の発現が増加するこ とがわかりました。また、AIS の病変部であるヒトの軟骨や骨、脊髄、椎間板での BNC2 の発現パターンを調べたところ、子宮で最も発現が高く、次いで脊髄、軟 骨、骨で高く発現していることが分かりました。このことから、脊髄、軟骨、骨など の組織でBNC2 の発現が増加することが側弯症の発症に関わっているのではと 考えられました。
27. 共同研究グループは、この仮説を立証するため、ゼブラフィッシュにBNC2を過剰発 現させ、観察しました。すると、このゼブラフィッシュでは約65%に側弯症が起こるこ とを発見しました（図2）。よってBNC2 の異常は、脊髄、骨、軟骨などの形成の障害 を通じてAIS 発症に関与すると考えられます。共同研究グループは、この仮説を立 証するため、ゼブラフィッシュにBNC2を過剰発現させ、観察しました。すると、このゼ ブラフィッシュでは約65%に側弯症が起こることを発見しました（図2）。よってBNC2 の異常は、脊髄、骨、軟骨などの形成の障害を通じてAIS 発症に関与すると考えら れます。
28. ゼブラフィッシュにおいて、BNC2 を過剰発現させると側弯症を発症することを発見した。発 現量とカーブの重症度には正の相関があった。スケールバーは 500μm。 図2 BNC2 の過剰発現とゼブラフィッシュでの側弯症の発生
29. ３．今後の期待
30. 今回、新たなAIS 感受性遺伝子を発見したことでAIS の原因や病態の解明が更 に進展すると期待されます。小倉研究生らはAIS のオーダーメイド医療に向け て、発症・進行のリスクをより簡便、正確、かつ確実に予測するためのゲノム情報 と臨床情報を統合したAIS の診断・予測モデルの作成に、既に着手しています。
31. また、今回の結果は、BNC2 の異常が脊髄、骨、軟骨の形成障害を引き起こし、 それによってAIS が発症することを示唆しています。今後、BNC2 の機能解析や AIS 発症に関わる新たな経路をさらに詳しく調べることで、分子レベルにおいて AIS の病態の理解が進み、新しいタイプのAIS 治療薬の開発が可能になること が期待できます。
32. ４．論文情報
33. 英文タイトル：A functional SNP in BNC2 is associated with adolescent idiopathic scoliosis タイトル和訳：思春期特発性側弯症（ AIS）発症に関連する遺伝子「 BNC2」を発見 著者名：Yoji Ogura, Ikuyo Kou, Shigenori Miura, Atsushi Takahashi, Leilei Xu, Kazuki Takeda, Yohei Takahashi, Katsuki Kono, Noriaki Kawakami, Koki Uno, Manabu Ito, Shohei Minami, Ikuho Yonezawa, Haruhisa Yanagida, Hiroshi Taneichi, Zezhang Zhu, Taichi Tsuji, Teppei Suzuki, Hideki Sudo, Toshiaki Kotani, Kota Watanabe, Naobumi Hosogane, Eijiro Okada, Aritoshi Iida, Masahiro Nakajima, Akihiro Sudo, Kazuhiro Chiba, Yuji Hiraki, Yoshiaki Toyama, Yong Qiu, Chisa Shukunami, Yoichiro Kamatani, Michiaki Kubo, Morio Matsumoto, Shiro Ikegawa
34. 掲載誌：American Journal of Human Genetics DOI: 10.1016/j.ajhg.2015.06.012.
35. ５．補足説明
36. [1] 側弯症臨床学術研究グループ 慶應義塾大学医学部整形外科学教室松本守雄教授を中心とする側弯症の専 門医集団で構成された臨床学術研究グループ。主なメンバーは以下の通り。 慶應義塾大学医学部 松本守雄教授、高橋洋平元助教、小倉洋二元助教、渡邉航太特任講師、武田 和樹助教、戸山芳昭教授
37. 北海道大学病院 伊東学特任教授(現国立病院機構北海道医療センター脊椎脊髄病センター長 ) 須藤英毅准教授 聖隷佐倉市民病院 南昌平名誉院長、小谷俊明院長補佐 獨協医科大学病院 種市洋教授 防衛医科大学校 千葉一裕教授、細金直文医師
38. 順天堂大学医学部附属順天堂医院 米澤郁穂教授 済生会中央病院 岡田英次朗医師 永寿総合病院 河野克己医師 名城病院 川上紀明院長補佐、辻太一医師
39. 神戸医療センター 宇野耕吉副院長、鈴木哲平医師 福岡市立こども病院 柳田晴久部長
40. [2] ゲノムワイド相関解析（GWAS） 疾患の感受性遺伝子を見つける方法の1 つ。ヒトのゲノム全体をカバーする遺 伝子多型を用いて、疾患を持つ群と疾患を持たない群とで遺伝子多型の頻度 に差があるかどうかを統計学的に比較する解析方法。思春期特発性側弯症検 定の結果得られたP値（偶然にそのようなことが起こる確率）が低いほど、相関 が高いと判定できる。
41. [3] 一塩基多型（SNP） ヒトゲノムは30 億塩基対のDNA からなるとされているが、個々人を比較すると そのうちの 0.1%の塩基配列の違いがあると見られており、これを遺伝子多型 という。遺伝子多型のうち1 つの塩基が、他の塩基に変わるものを一塩基多型 （SNP）と称する。遺伝子多型は遺伝的な個人差を知る手がかりとなるが、その 多くはSNP である。そのタイプにより遺伝子をもとに体内で作られる酵素など のタンパク質の働きが微妙に変化し、病気のかかりやすさや医薬品への反応 に変化が生じる。SNP とはSingleNucleotide Polymorphism の略。
42. [4] 対立遺伝子 ヒトはそれぞれの遺伝子座について、2 個の遺伝子を持っている。このとき、同 じ遺伝子座を占める個々の遺伝子を対立遺伝子と呼ぶ。
43. 理化学研究所 統合生命医科学研究センター 骨関節疾患研究チーム チームリーダー 池川 志郎（いけがわ しろう） 研究生 小倉 洋二（おぐら ようじ） TEL：03-5449-5393（池川） FAX：03-5449-5393（池川） E-mail：sikegawa@ims.u-tokyo.ac.jp（池川） 慶應義塾大学 医学部 整形外科学教室 教授 松本 守雄（まつもと もりお） TEL：03-5363-3812 FAX：03-3353-6597 E-mail：morio@sc.itc.keio.ac.jp ※研究内容については発表者にお問い合わせ下さい 【本発表資料のお問い合わせ先】
44. 理化学研究所 広報室 報道担当 TEL：048-467-9272 FAX：048-462-4715 E-mail：ex-press@riken.jp 慶應義塾大学信濃町キャンパス 総務課 吉岡、三舩 TEL：03-5363-3611 FAX：03-5363-3612 E-mail：med-koho@adst.keio.ac.jp 【本リリースの発信元】