能夠精準預測心臟病等,遺傳因子與生活習慣引發的「多因子疾病」風險的時代正在向我們走來。理化學研究所等透過橫跨日歐的大規模基因體(全遺傳資訊)分析,成功開發出了能夠預測代表性心律不整的心房顫動的發病年齡及腦梗塞發病的指標。到2050年,基於基因體資訊有可能實施對各種疾病發病的預測以及冶癒效果預測。
透過分析基因體個別差異,預測心房顫動的風險(供圖:理化學研究所)
理化學研究所和東京大學等的團隊,以約15萬日本人及歐洲、芬蘭的基因體資料爲物件,對心房顫動患者和健康人進行了比較。研究團隊使用了名爲「GWAS(全基因體關聯研究)」的手法,研究了基因體鹼基序列中個別差異與疾病發病風險的關係。
研究團隊首先確定了與心房顫動發病相關的150個基因體區域,其中約30個是目前未知的。每個區域包含多個基因變異,與心房顫動的關聯程度因每個變異而不同。添加這些資訊後,研究團隊計算出了預測心房顫動發病風險的公式。團隊透過約107萬人的資料,對公式導出的「遺傳風險評分」是否能預測心房顫動發病進行了應答,結果顯示,其精度是達到了實際應用的水平。
爲了將開發出的分數應用於實際醫療,需要明確發病時期與因心房顫動引發的疾病的關聯性。研究團隊將開發的公式應用於日本人的資料,計算出得分,發現了分數與心房顫動發病年齡的關係。分數越高說明發病年齡越年輕。
此外,研究團隊還發現了未被診斷爲心房顫動的人的潛在風險。當對沒有被診斷爲心房顫動但計算分數高的人進行了調查發現,分數與心臟血栓(血塊)引起的腦梗塞發病有很強的關聯性。分數有可能作爲預測潛在心房顫動及產生血栓的疾病指標使用,並且與中風死亡之間也有很強的關聯。
研究還獲得了一些能更詳細瞭解心房顫動病情的線索。例如,明確了特定的150個基因體區域中,具體是哪個基因引起了心房顫動。研究團隊透過同時使用基因作用相關的資料庫,發現左心耳心肌組織中的132個基因、左心室中的127個基因與心房顫動發病有關,其中也包含着掌管免疫反應的基因。此結果顯示免疫反應可能與心房顫動發病有關。
在新確定的基因體區域中,研究團隊還發現了與名爲擴張型心肌病的心臟病基因相關的變異存在。這表明心房顫動與擴張型心肌病這兩種不同的疾病之間,可能有着共同的發病機制。
在研究中,負責開關基因的蛋白質之間的關聯性也逐漸明朗。研究發現名爲「雌激素相關接受者伽馬」的蛋白質與心房顫動相關基因活動有關聯性,並透過iPS細胞實驗證實了這一點。
日本國内資料庫的整備
人的基因體由大約30億個鹼基對組成。其排列大半是共通的,但會有微小的個人差異,這種差異被稱爲「遺傳多態型」。GWAS調查了遺傳多態型與疾病、甚至身高及喝酒強度等體質的關聯性。GWAS是2002年理化學研究所在全球首次報告的解析方法,現在這種方法被全球廣泛應用於基因體研究。
GWAS手法中最關鍵的是資料規模,也就是以儘量多的人數爲物件進行調查。本次日本人的資料來自「日本生物銀行」的27萬人。生物銀行將DNA樣本與血液、臨牀資訊收集起來並提供給研究使用,本次分析了包括9800名心房顫動患者在内的15萬人的資訊。
在GWAS基礎上,加入多種基因變異的影響,以預測疾病發病風險的方法在近10年得到了滲透。以逐步完善基因體資料的歐美爲中心,這種方法在部分從事向個人提供基因解析服務的企業等實際使用。
基因體有人種差異,要進行日本人的多因子疾病風險評估,就需要日本人基因體資料庫。日本政府和民間都需要努力改善資料庫進展緩慢的局面。
日文:藤井寬子、《日經產業新聞》、2023/1/27
中文:JST客觀日本編輯部