非白人集団におけるCFTR変異と特発性CPの関連

嚢胞性線維症は一般的に白人に多いため，CFTR変異/多型が非白人患者の特発性CPと関連しているかどうかを調べることは重要である． 65 人の CP 患者を対象とした日本の研究では、p.Q1352H (CP 患者の 12.3% 対対照者の 3.7%) と p.R1453W (6.2%v 3.1%) の高い関連が認められ、CF が非常にまれな日本では CFTR 変異と CP との関連が示唆されている (30)． 本研究では、白人集団にみられる一般的な CF 原因となる変異は検出されなかった。 ごく最近、Nakanoら(63)は、次世代シーケンサーを用いて、日本人CP患者におけるCFTR変異の包括的な解析を報告した。 彼らは、特発性CP患者において10個の非同義CFTR変異体（p.R31C, p.R31H, p.I125T, p.K411E, p.V470M, p.I556V, p.L957fs, p.L1156F, p.Q1352H, p.R1453W）を発見しています。 p.L1156F変異体の頻度は、特発性CP患者では対照群よりも高かった（10/121 vs. 46/1136、P=0.033）。 韓国からの報告では、p.Q1352Hを含むハプロタイプが気管支拡張症およびCPと最も強い関連を示した（それぞれP=0.02とP=0.008）(48)。 日本からの別の研究（45）では、イントロン9のアクセプタースプライスサイトのポリチミジントラクト5TスプライシングバリアントとCPの関連が示された。 中国からの研究では、特発性CP患者におけるCFTR対立遺伝子異常の発生は、対照群の3倍の頻度（22/156対19/400、P <0.0001） であった(13)。 5T対立遺伝子は特発性CPの早期発症と関連していた。 中国人患者では，c.125G/c.1001+11C, (TG)12 repeat, p.470M, c.2694T, c.4521G haplotypeを含むハプロタイプは特発性CPのリスク上昇と関連していた（オッズ比 11.3; 95%信頼区間 2.3-54.6, P=0.008). 特発性CPのインド人患者の研究では、健康な対照者と比較してマイナーなCFTRバリアントが5倍多く、6つの新規バリアントc.2280G>A, c.2988+35A>T, c.3718-41C>G, c.473G>A, c.1680-99>Aを発見しました。C>T、c.1392+4G>T）が検出された（58）。

CFTR遺伝子変異と膵炎のメカニズム

CFTRマイナー変異を有する患者の膵炎発症に関わるメカニズム（複数）は不明である。 CFTRマイナー変異を有する膵炎患者において，汗の塩化物によって測定されるイオンチャネル輸送と鼻腔経上皮電位差は変動するが，CFTR変異の数および重症度が高くなるほどイオンチャネル測定値は悪くなることを示した研究がある（9）。 別の研究では、2つのCFTRマイナー変異と膵炎を有する患者においてイオン輸送の異常があることを示し、CFTR機能の損失は定量的に嚢胞性線維症患者と正常保因者の間で観察されることを示唆した(64)。 最近の研究では、p.M348VマイナーCFTR突然変異が、膵臓における同様の欠陥の可能性を示唆する、ゼノパス卵巣細胞におけるCl-とHCO3-のフラックス減少をもたらしたことが示されている（88）。 しかし、このようなイオンフラックスの欠陥が、膵臓の腺房細胞や管腔細胞のどちらに作用しているかは不明であり、このような作用がどのようにして膵炎の発症につながるかもわかっていない。 管状細胞の欠陥によって管内の膵液のイオン濃度が異なり、それがタンパク質の沈殿や閉塞につながるのか、あるいはアシナー細胞の欠陥がアシナー細胞の内部環境の乱れにつながり、酵素の活性化や分泌に障害をもたらすのかは不明である。 嚢胞性線維症は明らかな細菌感染を伴う疾患であるため、CPの進行における腸内細菌叢の役割に関する研究が必要である。

以上のことから、CFTR遺伝子におけるメジャーおよびマイナー変異は、白人および非白人患者の両方で特発性CPと関連していることがわかった。

3.Serine Protease Inhibitor Kazal Type 1（SPINK1）遺伝子と特発性慢性膵炎

SPINK1 は急性期反応タンパク質である。 天然のプロテアーゼ阻害剤であり、膵臓のアシナー細胞内の活性トリプシンを阻害する。 そのため、膵臓の腺房細胞で早期に活性化したトリプシンから身を守ることができる。 2000年、3つの重要な研究が、特発性CP患者においてSPINK1遺伝子のエクソン3におけるp.N34S変異の頻度が有意に高いことを報告した(17, 71, 93)。 その後、他の多くの研究でも、異なる民族出身の特発性CP患者におけるSPINK1遺伝子の変異が報告されている。 インドからの研究では、SPINK1遺伝子の変異が特発性（熱帯性）CP患者に非常に多いことが示された(7, 11)。 N34S変異に加え、SPINK1遺伝子のもう一つの変異p.P55Sも特発性CP患者によく見られることが分かっている(23)。 その他、SPINK1遺伝子のp.D50E、p.Y54H、p.R65Q、p.R67Cなどのまれな変異がある。 2007年までに発表されたCPのSPINK1変異に関するすべての研究の最近のメタアナリシスでは、この変異は、CPのすべての病因の対立遺伝子頻度に基づき、患者4,842人中469人の対立遺伝子と対照9,714人中96人に検出され、プールした確率は11.00（95％ C.I. 7.59-15.93 ）となった（2). このオッズ比は、特発性CPの方がアルコール性CPよりも高かった。 メタ解析に含まれる研究の包括的なリストはこの研究（2）から入手できる。

台湾の特発性CPの中国人患者の最近の研究では、SPINK1突然変異は早期発症のCP患者の32.4％と遅発性CPの2.1％と関連していることが示された(15)。 最も一般的な変異は、イントロンの変異であるIVS3+2T>C (c.194+2>C) であり、他の研究で見られたp.N34Sではありません。 IVS3+2T>CとCPとの関連は、日本人CP患者において初めて報告された(41)。

韓国では，特発性CP患者37例中3例と11例にSPINK1変異（p.N34SとIVS3+2T>C）が認められ，そのうち1例はp.N34S/IVS3+2T>C複合ヘテロ接合型であった． SPINK1 IVS3+2T>C変異の有病率は特発性CP患者(67)で26.8%であった。

日本の研究では，SPINK1遺伝子のp.N34SとIVS3+2T>C頻度が特発性CP患者で有意に高かった（10.6％，11.6％），対照群（0.4％，0％）に比べて高かった（54）。

SPINK1のp.N34S変異の頻度は，インドの特発性CP患者で最も高いと報告されている。 SPINK1 p.N34S変異は特発性（熱帯性）CP患者の47%と44%に存在すると2つの研究で報告されている(7, 11, 58)。

SPINK1変異と膵炎の機序

SPINK1p.N34S変異によってCPがどのように起こるかのメカニズムはよく分かっていない (16). ある研究ではp.N34S変異はalternative splicingと関連しないことが示された(55)。 他の2つの研究は、ほぼ同時に、共通のp.N34Sとp.P55S多型は、同様の物理化学的特性を持つアミノ酸置換を伴うが、SPINK1成熟ペプチド発現の点では有意な低下を引き起こさないことを示している（10, 46）。 一方、IVS3+2T>C変異は、トリプシン結合部位がある領域をコードするエクソン3全体をスキップしていた。 このため、これらのCP患者では、変異タンパク質の産生と、健常対照で観察される発現の62％への低下の両方が起こっている(47)。 p.R65Qのミスセンス変異は、正電荷のアミノ酸が非電荷のアミノ酸に置換されており、タンパク質の発現を約60%低下させる(10)。 その他のまれな多型p.G48E, p.D50E, p.Y54H, p.R67Cは、荷電アミノ酸を含み、おそらく細胞内保持と分解によりSPINK1の発現を完全あるいはほぼ完全に消失させる(46)。

4.他の遺伝子の変異と特発性CP

カチオン性トリプシノーゲン遺伝子の変異は遺伝性膵炎と有意に関連していたので、アニオン性トリプシノーゲンの変異もCP患者でテストされた。 しかし，陰イオン性トリプシノーゲン（PRSS2）のp.G191Rは，ヨーロッパ人において実際にCPに対する防御を与える可能性があることがわかった。 しかし，他の集団ではその保護的役割に疑問が持たれている（52，81）。

Chymotrypsinogen C（CTRC）はトリプシノーゲンを分解し，その機能喪失型変異がヨーロッパのCP患者で発見された。 インド人および日本人特発性CP患者では，当初CTRC変異体との有意な関連は認められなかったが（21），日本人患者ではユニークな機能喪失型p.R29Q変異体が同定され，インド人CP患者でも有意な関連が示された（21，57，69）。 米国の集団でもCASRエクソン7 p.R990G多型はCPと有意に関連していた（OR, 2.01; 95% CI, 1.12-3.59; P=0.015）(61)． CASR p.R990GとCPの関連は、中等度または大量のアルコール摂取を報告した被験者でより強かった（OR, 3.12; 95% CI, 1.14-9.13; P=0.018)。 また，インド人の特発性（熱帯性）CP患者では，CASR遺伝子変異との関連が認められた（62）。

Pancreatic stone protein（PSP）は，CPにおける膵臓結石の主要タンパク成分と考えられていた。 PSPは分泌ストレス蛋白である(8)． ヒトのPSPあるいはReg蛋白はreg1a遺伝子（regenerating gene）にコードされている。 しかし，調節変異体を含むreg1a遺伝子の多型は特発性（熱帯性）CPとの関連は認められなかった（51）。

Angiotensin-converting enzyme（ACE）活性は膵星細胞活性化および膵線維化との関連があるかもしれない． しかし，最近のヨーロッパでの研究（39）では，アルコール性（27.5％），非アルコール性（26.4％），急性膵炎（32.7％）患者と対照者（26.9％）を比較したところ，ACE欠損遺伝子型頻度に有意差は見られなかった。

HFE遺伝子は遺伝性血色素症の主要危険因子だが，CPへの感受性を高めるか否かは不明であった。 アルコール性膵炎（8.0，21.5％），特発性膵炎（7.3，24.5％），家族性膵炎（9.8，23.0％），膵臓腺癌（5.8，23.0％）の患者においてp.C282Yとp.H63Dに対する異接合性に大きな違いは認められなかった。4、28.6％）、健常者（6.2、24.8％）およびアルコール性（7.0、25.0％）を対照とした最近の研究（38）。

台湾からの研究では、TNF-α遺伝子の多型はCPの危険因子であることが示された。 TNF-αプロモーターの2863A対立遺伝子はCPのリスク上昇と関連していた（オッズ比4.949（95％CI 2.678-9.035））。 多変量解析では、2863Aと21031Cは独立してCPの高い感受性と関連していた（P<0.0001）（12）＜9677＞＜7324＞5.TNFαプロモーターの2863Aは、CPの高い感受性と関連していた。 Genome Wide Association Studies

仮説に基づいた調査は、長い時間をかけても満足のいく結果が得られない可能性があることが認識されている。 このように、CPのようなより複雑な多因子疾患では、複数の遺伝子が質的な変化よりも量的な変化を通じて病因に寄与している。 そこで、ゲノムワイド関連研究（GWAS）による仮説独立型のアプローチが開始され、GWASにより疾患リスクに影響を与える遺伝子が見出されるようになった(36)。 Whitcombらは、GWASの手法を用い、PRSS1-PRSS2およびX-linked CLDN2の2つの遺伝子座が、ヨーロッパ人の祖先を持つ被験者の再発性急性膵炎およびアルコール関連CPに強固に関連していることを明らかにした(91)。 その後の研究により、中国人、ヨーロッパ人、日本人、インド人など異なる祖先の患者において、これらの遺伝子座と特発性CPとの関連が確認されている(20, 33, 56, 85)。ごく最近、別のゲノムワイド関連研究により、アルコール性CPとフコース転移酵素2非分泌型（FUT2遺伝子座rs632111およびrs601338）および血液型B（ABO遺伝子座rs8176693）をコードする遺伝子の多型の間に新しい関連があることが示された（86）。

CP患者381人の研究では、32%が166の変異CFTR対立遺伝子を持っており、その中には12の新規CFTRバリアントが含まれていた: c.4243-20A>G4375-20 A>G, p.F575Y, p.K598E, p.L1260P, p.G194R, p.F834L, p.S573C, c.2657+17C>T2789 + 17 C>T, 621+83 A>G, p.T164S, c.489+25A>G 621+25 A>G, c.3368-19G>A3500-19 G>A.がある。 SPINK1変異は14.5%(55/381)に、PRSS1変異は8.1%(31/381)にみられた(42)。 したがって，49％（185/381）の患者が1つ以上の変異を有していた． 242人のインド人特発性CP患者において、患者の66%までがSPINK1かCFTRのどちらか、あるいは両方の変異を有していた(58)。 これらの結果は、特発性CPの大部分には遺伝的素因があるという概念を強く支持するものである。 しかし、特発性CPの症状や表現型には、環境的な影響もあるはずである。 したがって、「特発性CP」という用語はもはや正当化されないと思われ、「CP-G」のような、「G」が遺伝的感受性を示す、より意味のある用語を提案する。 遺伝子変異／多型とアルコール性膵炎

特発性および遺伝性CPにおけるさまざまな遺伝子変異の発見は、アルコール関連CPにも当てはまるかもしれないと考えられていた。 しかし、特発性CPとは異なり、通常疑われるSPINK1、PRSS1、CFTR遺伝子の遺伝子変異はアルコール性CP患者にはあまり見いだされていない。 アメリカの研究では、CFTRとカチオン性トリプシノーゲン変異はともにアルコール関連膵炎の素因となる危険因子とは認められなかった(60)。 CFTR の変異は、アルコール性 CP において重要な役割を果たしていないようであった (89)。 同様に、米国の研究では、SPINK1 p.N34S変異が対照群よりもアルコール性CPに多く見られることはなかった（6.3%、対照群1.1%、P >0.05） (76). 世界の他の地域からの研究でも、同様の結果が報告されている。 韓国の研究では、慢性アルコール性膵炎とCFTRやSPINK1遺伝子の変異との関連は認められなかった(49)。

炎症に関わるTNF-α、TGF-β（1）、IL-10、IFN-γ遺伝子で知られている座位の多型はアルコール性CPと関連しないことが判明した(73)。 当初、膵炎関連タンパク質（PAP）がCPの病態に関与しているのではないかと考えられていました。 アルコール性膵炎では，NADPH-キノン酸化還元酵素2（NQO2），多剤耐性1（MDR1），リポ蛋白リパーゼ（LPL）など酸化性物質の代謝に関わる遺伝子の多型が解析された（43）． しかし、これらの遺伝子に関して、患者と対照者の間に有意な差は認められなかった(53)。 同様に、グルタチオン-S-トランスフェラーゼP1（GSTP1）やマンガンスーパーオキシドディスムターゼ（MnSOD）などの他の代謝酵素や、UDP-グルクロン酸転移酵素などの解毒性第二相生変成酵素の多型は、アルコール性CPへの感受性と関連していない（68, 83）。 しかし、ある研究では、UGT1A7*3対立遺伝子（K129-K131-R208）でリスクが上昇し、UDP-グルクロン酸転移酵素とCPとの有意な関連が示された（OR, 1.76；95％ CI, 1.26-2.46；P=0.0009 ）。 さらに、UGT1A7*3アレルは、アルコール性膵炎患者のサブグループと特異的に関連しており、そのうちの89％は喫煙者であった（OR, 2.24; 95% CI, 1.46-3.43; P = 0.0001）(65)

monocyte chemotactic protein-1 (MCP-1) および heat-shock protein 70-2 (HSP70-2) の多型もアルコール性CPと関連していないことが分かった (50)（※3).

アルコールは膵臓に毒性障害を起こすと考えられているため、アルコール代謝酵素の多型が膵炎発症の個人差の根拠として研究されている。 アルコール脱水素酵素1B（ADH1B）遺伝子では、ADH1B*1野生型アリル頻度がCPのないアルコール依存症患者に比べ有意に低いことが明らかになった（35）。 アルデヒド脱水素酵素ADH2遺伝子型では、患者群と対照群との間に有意差は認められなかった。 しかし、別の研究では、アセトアルデヒド脱水素酵素ALDH2遺伝子座において、両群間に有意差が認められた(44)。 ALDH2*1 野生型対立遺伝子の頻度は、対照群では 0.681 であり、ALDH2*2対立遺伝子 (p.E504K) の頻度は 0.319 であったが、患者群ではそれぞれ 0.935 と 0.065 であった ……。 ほとんどの患者（31人中27人）はALDH2*1/*1であり、ALDH2*1/*2は4人だけで、ALDH2*2/*2は1人もいなかった。 したがって、ALDH2遺伝子の遺伝子多型は、アルコール性膵炎の発症リスクに影響する可能性がある(44)。 別の研究では、ADH3とCYP2E1 c1c2の遺伝子型の頻度は、CP患者、アルコール中毒者、健常対照者の間で差がありませんでした(84)。 ポーランドの研究では、ADH2*1、ADH3*1対立遺伝子とADH2*1/*1、ADH3*1/*1遺伝子型は、アルコール性CP患者の方が対照者より統計的に多かった(18)。 オーストラリアの別の研究では、アルコール性CPではなくアルコール性肝硬変がADH3*2/*2と関連し、おそらくADH2*1/*1とも関連していた(28)。 このように、矛盾したさまざまな報告があり、これまでのデータではアルコール代謝酵素、解毒酵素のいずれの多型とも明確な関連は示唆されていない。

7 他のタイプの慢性膵炎における遺伝子変異

CPの特定の原因のいくつかは代謝異常や解剖学的欠陥に関連しており、これらの異常が唯一の膵炎原因だと一般には信じられている。 しかし、最近の研究では、そのような患者における遺伝的素因の役割が持ち込まれている。

原発性副甲状腺機能亢進症患者の研究では、膵炎患者25人中4人（16%）がSPINK1遺伝子にp.N34S変異を持っていたが、コントロール（膵炎のない副甲状腺機能亢進症）50人全てにはSPINK1またはPRSS1遺伝子に変異がなかった（P < 0.05 対 コントロール、 P < 0.001 対 一般） (25). さらに，CFTRの変異は4人の患者に認められ（P < 0.05 vs. 一般集団），1人の患者は5T対立遺伝子を有していた． 1名はトランスヘテロ接合体であった（SPINK1：p.N34S/CFTR：p.R553X）． 重要なことは、膵炎患者の血清カルシウム値の平均は、膵炎のない患者の平均と有意な差がなかったことである。したがって、膵炎の原因や発症における血清カルシウム値の価値が疑問視される。 高トリグリセリド血症（HTG）関連CPでは，Changら（14）がCFTR遺伝子変異の頻度を高くしており，膵炎の発症メカニズムが遺伝的素因と関連している可能性が示唆されている． 彼らの126人のHTG患者の研究では、13人（10.3％）がCFTR遺伝子変異（すべてp.I556V）を持ち、CFTR遺伝子変異率は膵炎のない患者より有意に高かった（26.1％（46人中12人）対 1.3%（80 人中1人）、P <0.0001） 。 HTG患者の多変量解析では，トリグリセリド，CFTR 470Val，TNFプロモーター863AがHTG関連膵炎の独立したリスクマーカーであった。

膵臓離断が再発性膵炎を引き起こすかどうかはかなり議論がある (72)． 再発性膵炎を呈した膵分割体患者において，鼻腔経上皮電位差が低く，膵分割体における膵炎のリスクを説明するCFTR遺伝子の機能欠損を示唆した研究がある(32)。 別の症例報告では、再発性膵炎を呈したPD患者2名でマイナーCFTR変異の存在が示されている(22)。 別の研究では、SPINK1遺伝子変異が、対照群と比較して膵炎を伴う膵島分節と有意に関連していることが示された。 SPINK1遺伝子変異は、膵臓分裂と膵炎の再発を伴う患者の38％に認められ、健常対照者の2％と比較して、膵臓分裂だけでは膵炎を引き起こす可能性は低く、膵炎は遺伝的素因と解剖学的欠陥の両方の結果、2ヒット理論である可能性が示唆された(31).

CPと関連しない遺伝子変異

腫瘍壊死因子（TNF）プロモーター領域および対応するTNF受容体1（TNFR1）遺伝子の全コード領域における多型は、遺伝性および家族性、特発性のCPと関連しないことがわかった（77）。

トランスフォーミング増殖因子β1遺伝子、インターロイキン-10遺伝子、およびインターフェロン-γ遺伝子の機能的多型は、遺伝性、家族性または散発性膵炎と関連しないことがわかった(74)。

グルタチオンs-トランスフェラーゼをコードする遺伝子-MGST1、およびGSTM3遺伝子における変異、またはGSTT1およびGSTM1遺伝子における共通の欠失も遺伝性膵炎と関連しなかった(78)。

ケラチン8遺伝子突然変異は遺伝性および特発性のCPとも関連しないことが判明した(75)。

8.今後の展望

CP患者における遺伝的素因の理解には大きな進展があったが、同様に大きなギャップも存在している。 したがって，現在知られている遺伝子変異は，特発性CPの50～60％の症例に関連している（42，58）。 さらに、膵炎の発症と進行における遺伝子変異の原因的役割も明らかではない。 例えば、CP患者で最も多く報告されているSPINK1 p.N34S変異は、酵素活性の機能的な喪失をもたらすことはない。 これがどのようにして膵炎につながるのかは不明である。 原因変異ではなく、単なる傍観者あるいは修飾者であるのかどうかは、まだ解明されていない。 アルコール関連膵炎では、なぜアルコール依存症患者の<5-10%だけが膵炎を発症するのかはわかっていない。

現在のGWASスクリーニング技術の基礎である、多くのヒトの病気や関連形質に対する一般的な変異の影響が小さいことから、病気の結果に大きな影響を与えるまれな変異の研究に関心が向けられている。 したがって，臨床表現型を厳格に選択し，より少数の患者コホートを優先して直接全ゲノムシーケンスを行うことが，原因となる推定バリアントを特定するための最良の解決策となり得るかもしれない。