頸動脈小体腫瘍の原因遺伝子の特徴と発症の仕組みを解明
吉浜圭祐、小澤宏之（耳鼻咽喉科）

研究の背景

頸部に発症する腫瘍のひとつである頸動脈小体腫瘍は、脳に血流を送る重要な血管である頸動脈を取り囲むように進行し、脳への血流障害や頸部を走る様々な神経の障害を引き起こします。頸動脈小体腫瘍を根治する方法は手術による切除しかありませんが、手術には大量出血、脳梗塞、神経の障害などのリスクが伴います。したがって、高齢の患者さんやほかに持病のある患者さんでは、ハイリスクな手術に耐えることができない場合があります。また非常に大きくなった頸動脈小体腫瘍は、リスクが高すぎるため手術で取りきることができず、さらに頸動脈小体腫瘍がほかの臓器に転移すると、生命を失う場合もあります。摘出手術が困難で治療方法がない頸動脈小体腫瘍に対して、新しい治療の開発が必要であり、その糸口となる原因の解明が待たれています。

頸動脈小体腫瘍は、その約10％は常染色体顕性（優性）遺伝で発症する遺伝性腫瘍であり、患者さんの生まれもった遺伝子変異が頸動脈小体腫瘍の発生に関係するという仮説が報告されています。しかし、頸動脈小体腫瘍の原因としてどんな種類の遺伝子がどの程度の頻度で関わっているかなどについて、まだ十分解明されていません。特に日本人およびアジア人の遺伝子の特徴は欧米の過去の論文とは異なる可能性があり、その解明が望まれています。

本研究グループは、慶應義塾大学病院での頸動脈小体腫瘍の患者さんを対象に、そのDNAや手術で摘出した腫瘍に存在するタンパク質を解析した結果から、解明された腫瘍の発症メカニズムについて報告を行いました。

研究の内容と成果

当院にて、研究に同意された頸動脈小体腫瘍の患者さん30名を対象に血液から抽出したDNAの検査を行った結果、15名（50%）に病気の原因とみられるDNAの変化が検出されました（図1）。その内訳はSDHB（7例、23%）、SDHA（4例、13%）、SDHD（3例、10%）、SDHAF2（1例、3%）という4種類の遺伝子でした。このほかにも、がんの発症に関連すると知られる遺伝子に、病気との関係が分からないDNAの変化を合計68か所に検出しました。こうしたDNAの変化が、今後の研究を継続することで新たに病気の発症や進行に関わることが判明する可能性があります。

原因と判明した4種類の遺伝子のうち、SDHD遺伝子を原因とする3名すべての患者さんの家族には、頸動脈小体腫瘍を発症した人（うち2名は同じ家系）がいましたが、そのほかの遺伝子を原因とする12名の患者さんの家族には、頸動脈小体腫瘍を発症した人はいませんでした。SDHD遺伝子変異をもつ人は、ほかの原因遺伝子に比べて生涯で頸動脈小体腫瘍を発症する確率が高い可能性が示唆されました。

血液中のDNAから遺伝子変異が検出された患者さんのうち、3名に手術で摘出した腫瘍から抽出したDNAの検査を行いましたが、生まれつきの変化以外に腫瘍の細胞が新たに獲得した遺伝子変異は検出されませんでした。これは常染色体顕性（優性）遺伝の遺伝性腫瘍の多くがもつ特徴に合致しない結果であり、今回の検査方法では検出できなかった何らかの遺伝子の機能に影響するメカニズムが存在する可能性があります。

さらに手術治療を受けた患者さん14名を対象に、腫瘍中にSDHBタンパク質（注1）の存在を評価するための実験（免疫組織化学）を行いました（図2）。SDHB遺伝子が正常に機能している細胞にはSDHBタンパク質が存在しているはずですが、14例中9例の頸動脈小体腫瘍でSDHBタンパク質のシグナルは陰性でした。この9例のうち5例が血液中のDNAに原因となる何らかの遺伝子変異をもっていました（図3）。SDHBタンパク質シグナルが陰性であったのに血液中DNAには病的なDNAの変化を保有しなかった4名の患者さんでは、本研究で検討したもののほかにタンパク質の機能を抑制する何らかの原因が存在する可能性が示唆されました。一方、SDHBタンパク質のシグナル陽性であった残りの5名は、全員が血液中のDNAに原因とみられる変化を検出せず、頸動脈小体腫瘍の一部はSDHBタンパク質の機能低下によらない新たな発症原因が存在することが分かりました。

今後の展望

今回、本研究グループが明らかにした頸動脈小体腫瘍の原因遺伝子とその特徴は、頸動脈小体腫瘍の正確な診断や、患者さんやそのご家族に対する遺伝カウンセリングに活用できます。さらに2022年に立ち上げた「日本頭頸部傍神経節腫研究会」は、頸動脈小体腫瘍をはじめ、頭頸部に発生するすべての傍神経節腫（迷走神経傍神経節腫、中耳グロムス腫瘍など）に対象を拡大し、日本全国の患者さんにも参加をお願いすることで、本研究内容をさらに発展させ、腫瘍の発症や進展に関わるメカニズムの解明を目指しています。これらの成果が将来には新規の治療法開発につながることを期待しています。

【用語解説】

（注1）SDHBタンパク質（図4）
頸動脈小体腫瘍の発症原因の一部は、コハク酸脱水素酵素（Succinate dehydrogenase：SDH）という成分の機能に関わる遺伝子の変異と考えられている。SDHはミトコンドリア内膜上に存在し、SDHA、SDHB、SDHC、SDHDの4つのタンパク質が組み合わされている。これら4つのタンパク質それぞれの設計図となるDNA配列情報をもっているのが、SDHA、SDHB、SDHC、SDHDという同じ名前の遺伝子である。これらの遺伝子の変異がSDHの機能を障害することが、腫瘍を発生させるという仮説が報告されている。 欧米での論文では、SDHB遺伝子のほかにSDHD、SDHA遺伝子の変異をもつ患者さんの腫瘍でもSDHBタンパク質のシグナルは陰性になると報告されており、今回の研究でもこの特徴のとおりであることが分かった。これはSDHの1つのタンパク質が構造の異常をきたすことにより、ほかのタンパク質もミトコンドリア内膜上に安定して存在できなくなることによると考えられている。

参考文献

Molecular basis of carotid body tumor and associated clinical features in Japan identified by genomic, immunohistochemical, and clinical analyses.
Yoshihama K, Mutai H, Sekimizu M, Ito F, Saito S, Nakamura S, Mikoshiba T, Nagai R, Takebayashi A, Miya F, Kosaki K, Ozawa H, Matsunaga T.
Clin Genet. 2023 Apr;103(4):466-471. doi: 10.1111/cge.14294. Epub 2023 Jan 14.

最終更新日：2023年9月1日
記事作成日：2023年9月1日

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  • 高脂血症治療薬が急性腎障害を軽減するメカニズム
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  • 生体内ガス分子が介するがん細胞の代謝制御機構
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  • 肥大型心筋症を悪化させる因子の同定に成功
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• 2014年
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  • ドライアイの病態解明をめざして―臨床と基礎研究をつなぐ―
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  • 長島型掌蹠角化症－疾患の発見から原因遺伝子の解明へ－
    久保 亮治（皮膚科）
  • 心電図から突然死のリスクを探る
    相澤 義泰（循環器内科）
  • 記憶・学習のメカニズムを分子レベルで明らかに―記憶・学習を操作できるか
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  • 脳梗塞を悪化させる炎症の仕組みを解明
    七田 崇（微生物学・免疫学）
  • 再生医学でヒトの細胞から毛をつくる
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    藤岡 正人（耳鼻咽喉科）
  • 脳・脊髄のガン（グリオブラストーマ）に対する新たな分子標的治療戦略
    岩波　明生（整形外科）
  • がん幹細胞におけるCD44vを介した治療抵抗性の獲得メカニズム
    永野　修（先端医科学研究所）
  • ヒトES・iPS細胞からつくった心筋細胞で心臓病を治すには？
    遠山周吾（循環器内科）
  • 造血幹細胞を老化から守る代謝制御メカニズム
    田久保 圭誉（発生・分子生物学）
  • 重症喘息に効く新しい薬を創る！　－オメガ3脂肪酸の抗炎症作用－
    宮田 純（呼吸器内科）
  • 血漿アミノ酸プロファイルを用いたIBDバイオマーカーの確立
    久松理一（消化器内科）
  • がん血管のみではたらく血管増殖メカニズム
    久保田義顕（総合医科学研究センター）
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  • 骨は"ストレス"によって成熟する？
    堀内 圭輔（整形外科・総合医科学研究センター）
  • 毛の新たなる存在意義　－毛嚢は免疫スイッチ－
    永尾 圭介（皮膚科）
  • 心筋梗塞の傷跡をよくする白血球・悪くする白血球・調節する白血球
    安西 淳（循環器内科）
  • ビタミンEは骨を減らす？
    竹田 秀（腎臓・内分泌・代謝内科）