遺伝子医学分野
概要
2003年に終了したヒトゲノムプロジェクトでは、たった1人のゲノムを解読するのに10年以上を要した。しかし、ヒトゲノムプロジェクトによっていったん明らかになったヒトのゲノム配列情報は、その後のゲノム解析技術の変革に大きな影響を及ぼした。ヒトのゲノム配列情報を応用したマイクロアレイや、得られた配列をゲノム配列にマッピングすることによって解析するという次世代シーケンサーの登場をもたらしたのである。そのことによって、それまで知ることができなかった多くの疾患の原因遺伝子が明らかになり、1次配列ではなく、そのコピー数が異なることよって発症する疾患が多く存在することも明らかになってきた。さらに、ヒトには多様なバリエーションがあり、そのほとんどは疾患との関わりではなく、単に個人差として扱われるべきものであることも明らかになった。
一方、個人のゲノム情報は、他の臨床検査等によって得られた情報とはまったく異なる性質がある。それは①不変性、②予見性、③共有性という３つの特徴である。個人のゲノム情報は生涯変化することがないし、解釈によっては将来発症する可能性のある疾患を予測することに応用でき、その結果は遺伝によって血縁者と共有されている可能性がある。そのためがんの発症前診断や先天性疾患の出生前診断などに応用することも可能であり、倫理的な配慮も要する。したがって、ゲノム情報を臨床応用するには、インフォームド・コンセントに基づく実施や、ゲノム情報の秘匿化、さらには遺伝カウンセリングによる対応等が求められる。
ゲノム医療は、難病やがんの領域で、特に必要性が増してきている。ゲノム医療を臨床応用するためには、最先端の解析技術を理解し、多様なゲノム情報をデータベースやさまざまなアルゴリズムを駆使しつつ、解釈することができなければならない。また、ゲノム情報の特性を十分に理解し、遺伝カウンセリングによって適切に臨床現場で取扱うことも必要である。遺伝子医学分野においては、このような高い専門性を要するゲノム医療を担うことができる人材を育成することをめざしている。この目的のため、本分野ではお茶の水女子大学大学院との連携による単位互換制度を有した臨床遺伝専門医、および認定遺伝カウンセラーを養成するコースも設けている。
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一方、個人のゲノム情報は、他の臨床検査等によって得られた情報とはまったく異なる性質がある。それは①不変性、②予見性、③共有性という３つの特徴である。個人のゲノム情報は生涯変化することがないし、解釈によっては将来発症する可能性のある疾患を予測することに応用でき、その結果は遺伝によって血縁者と共有されている可能性がある。そのためがんの発症前診断や先天性疾患の出生前診断などに応用することも可能であり、倫理的な配慮も要する。したがって、ゲノム情報を臨床応用するには、インフォームド・コンセントに基づく実施や、ゲノム情報の秘匿化、さらには遺伝カウンセリングによる対応等が求められる。
ゲノム医療は、難病やがんの領域で、特に必要性が増してきている。ゲノム医療を臨床応用するためには、最先端の解析技術を理解し、多様なゲノム情報をデータベースやさまざまなアルゴリズムを駆使しつつ、解釈することができなければならない。また、ゲノム情報の特性を十分に理解し、遺伝カウンセリングによって適切に臨床現場で取扱うことも必要である。遺伝子医学分野においては、このような高い専門性を要するゲノム医療を担うことができる人材を育成することをめざしている。この目的のため、本分野ではお茶の水女子大学大学院との連携による単位互換制度を有した臨床遺伝専門医、および認定遺伝カウンセラーを養成するコースも設けている。
研究可能テーマ
(1) 小児神経発達障害発症メカニズムの解明
小児神経発達障害は様々な原因によって生じている。特にその原因となる遺伝子は千差万別であるが、それらの遺伝子変異がどのようにして疾患の発症に関わっているかほとんどわかっていないが、神経細胞のネットワーク形成に影響が及ぼされていることが推測されている。本研究では、疾患iPS細胞を利用するなどにより、神経細胞レベルにおける病態解析を行い、将来の治療法開発に繋がるシーズを明らかにしたい。
(2) 未診断難病のゲノム診断
次世代シーケンスやマイクロアレイ染色体解析などの網羅的解析手法の発展により、これまで診断できなかった難病の診断が可能となってきた。本学は2018年から未診断疾患イニシアチブ(IRUD)の拠点病院に採択された。この研究の枠組みを用いて、未診断疾患の診断を進めているが、これにより新たなシーズが得られることが期待される。得られたシーズをさらに深く追求し、新たな疾患概念を確立させることを目指している。
(3) 超ロングシーケンスによるゲノム構造異常のメカニズム解明
マイクロアレイによるゲノムコピー数解析で、微細な染色体構造異常が多くの疾患の原因となっていることが明らかになってきた。その中には、既知の染色体修復メカニズムでは解釈することができない非常に複雑な構造異常を示している例もある。従来の技術では解明することができなかった構造異常の発生メカニズムについて、ナノポアシーケンス技術による超ロングシーケンスを応用して明らかにする。
(4) 希少難病疾患の実態調査
ゲノム解析によって、これまで明らかにすることができなかった希少難病の診断を行うことができるようになった。そのことによって、多くの未診断難病患者の診断が付くようになり、我々の研究によって1p36欠失症候群、進行性白質脳症、無虹彩症などが指定難病として認定された。ただ、それらはそもそも希少であり、これまで知られていなかった疾患であるため、疾患の自然歴や疫学的な知見が明らかでないものばかりである。そのため、新たに診断が付いた患者の情報を収集して行う実態調査を継続していく必要があり、それによって診療ガイドラインの作成・改訂等を行っている。
(5) ゲノム解析技術の生殖医療への応用
ゲノム解析技術を応用すれば、着床前の胚から採取した一部の細胞を用いることによって、流産してしまう染色体異数性を有する胚を事前に確認することができ、生殖医療における成功率が向上することがわかっている。日本産婦人科学会が主導する臨床研究に学術研究機関として関わり、この技術の水準を向上させることを目指している。
(6) がんゲノム研究
各種がん細胞における体細胞変異を同定し、それを標的とする分子標的薬の開発が盛んになってきた。臨床応用が開始されたキメラ抗原受容体発現T細胞療法(CAR-T)もがん細胞における遺伝子変異をターゲットにしている。このように、がん細胞における遺伝子変異と治療法との関係に注目が集まっている。しかし、遺伝子変異の同定と治療法導入への道筋は未だ完全には確立していない。本研究においては、両者の橋渡し研究により、臨床応用に結びつけることを目指す。
(7) 赤血球寿命を規定する未知の遺伝子同定
赤血球寿命の短縮により発症する先天性溶血性貧血は、我が国で毎年新たに診断される約100例のうち、15%程度が原因不明である。溶血性貧血症例を対象に相関解析およびゲノムワイドアレイCGH解析等を行い、新たな病因遺伝子を同定する。
小児神経発達障害は様々な原因によって生じている。特にその原因となる遺伝子は千差万別であるが、それらの遺伝子変異がどのようにして疾患の発症に関わっているかほとんどわかっていないが、神経細胞のネットワーク形成に影響が及ぼされていることが推測されている。本研究では、疾患iPS細胞を利用するなどにより、神経細胞レベルにおける病態解析を行い、将来の治療法開発に繋がるシーズを明らかにしたい。
(2) 未診断難病のゲノム診断
次世代シーケンスやマイクロアレイ染色体解析などの網羅的解析手法の発展により、これまで診断できなかった難病の診断が可能となってきた。本学は2018年から未診断疾患イニシアチブ(IRUD)の拠点病院に採択された。この研究の枠組みを用いて、未診断疾患の診断を進めているが、これにより新たなシーズが得られることが期待される。得られたシーズをさらに深く追求し、新たな疾患概念を確立させることを目指している。
(3) 超ロングシーケンスによるゲノム構造異常のメカニズム解明
マイクロアレイによるゲノムコピー数解析で、微細な染色体構造異常が多くの疾患の原因となっていることが明らかになってきた。その中には、既知の染色体修復メカニズムでは解釈することができない非常に複雑な構造異常を示している例もある。従来の技術では解明することができなかった構造異常の発生メカニズムについて、ナノポアシーケンス技術による超ロングシーケンスを応用して明らかにする。
(4) 希少難病疾患の実態調査
ゲノム解析によって、これまで明らかにすることができなかった希少難病の診断を行うことができるようになった。そのことによって、多くの未診断難病患者の診断が付くようになり、我々の研究によって1p36欠失症候群、進行性白質脳症、無虹彩症などが指定難病として認定された。ただ、それらはそもそも希少であり、これまで知られていなかった疾患であるため、疾患の自然歴や疫学的な知見が明らかでないものばかりである。そのため、新たに診断が付いた患者の情報を収集して行う実態調査を継続していく必要があり、それによって診療ガイドラインの作成・改訂等を行っている。
(5) ゲノム解析技術の生殖医療への応用
ゲノム解析技術を応用すれば、着床前の胚から採取した一部の細胞を用いることによって、流産してしまう染色体異数性を有する胚を事前に確認することができ、生殖医療における成功率が向上することがわかっている。日本産婦人科学会が主導する臨床研究に学術研究機関として関わり、この技術の水準を向上させることを目指している。
(6) がんゲノム研究
各種がん細胞における体細胞変異を同定し、それを標的とする分子標的薬の開発が盛んになってきた。臨床応用が開始されたキメラ抗原受容体発現T細胞療法(CAR-T)もがん細胞における遺伝子変異をターゲットにしている。このように、がん細胞における遺伝子変異と治療法との関係に注目が集まっている。しかし、遺伝子変異の同定と治療法導入への道筋は未だ完全には確立していない。本研究においては、両者の橋渡し研究により、臨床応用に結びつけることを目指す。
(7) 赤血球寿命を規定する未知の遺伝子同定
赤血球寿命の短縮により発症する先天性溶血性貧血は、我が国で毎年新たに診断される約100例のうち、15%程度が原因不明である。溶血性貧血症例を対象に相関解析およびゲノムワイドアレイCGH解析等を行い、新たな病因遺伝子を同定する。
スタッフ紹介
教授 山本俊至
教授（兼任） 菅野仁、岩﨑直子
准教授 松尾真理
講師 加藤環
教授（兼任） 菅野仁、岩﨑直子
准教授 松尾真理
講師 加藤環
