統合失調症に関するポジショナルクローニング研究

1. 特定の目的 統合失調症 (POCOS) のポジショナル クローニング研究のこのコンポーネント プロジェクトには、2 つの特定の目的があります。 (2) 統合失調症の内表現型および/または現象学的表現型に関連する候補遺伝子の特定の多型を見出すこと。 これらの結果は、この POCOS チームを次のように導きます。(1) 公衆衛生目的で SCH の早期介入治療における薬理学的薬剤を含む新しい臨床診断法と新しい予防プログラムを開発する。 (2) SCH の機能ゲノム研究を行う。 (3) SCHの異常な神経心理学的および神経生物学的機能における異常遺伝子の発症過程を研究すること。 (4) SCHの病因における遺伝子と環境の相互作用の性質と影響を描写すること。

   現在まで、脆弱性遺伝子の局在化のためのすべてのゲノムワイドスキャンは、一貫した結果を明らかにしていません。 統合失調症の分子遺伝学的研究の難しさは、分子遺伝学的研究の技術ではありません。それは、適切なサンプルを臨床的に募集することの難しさです。 小さなサンプルサイズ、診断の不確実性、および研究サンプルの複数の民族性が、この現在の不毛な状態の主な理由でした. この POCOS は、サンプル特性の顕著な強みを備えて設計されています。(1) 少なくとも 2 人の統合失調症の兄弟を持つ約 700 家族の DNA サンプルで十分な大きさのサンプル サイズを使用します。 この家族のサンプルは、連鎖分析とさらなるポジショナルクローニング戦略のための十分な力を保証します.統合失調症に罹患した兄弟姉妹が少なくとも 2 人いる 300 の家族における SCH のエンドフェノタイプを定義する実行機能。 これらの条件により、この POCOS の設計は、現在の SCH の分子遺伝学的研究において突破口となります。

   テストする仮説は次のとおりです。(1) 現象学的統合失調症の原因となる 3 ～ 5 個の脆弱性遺伝子があり、DSM-IV 基準によって定義され、マーカー DIS251、D6S296、D8S1222、D15S976 の近くの染色体 1q42、6p22、8p14、15q14、22q12 に位置します。 、D22S278、それぞれ。 (2) 1 つの脆弱性遺伝子は統合失調症のエンドフェノタイプの原因であり、持続的パフォーマンス テスト (CPT) によって評価される持続的注意障害によって定義されます。この原因となる脆弱性遺伝子は、D15S976 近くの染色体 15q14 に位置している可能性があります。 （3）統合失調症の異なる現象学的サブタイプ（陰性サブタイプを含む）および非陰性サブタイプは、この研究で提案された特定の遺伝子マーカーとの連鎖分析で異なるlodスコアを持つ可能性があります。 （４）ＳＣＨの出現および／または特定のサブタイプに関連する候補遺伝子のイントロンおよび／またはエクソンに変異および／または多型がある。

2. 背景と意義。 統合失調症 (SCH) は、脳の病状と高い遺伝子負荷を伴う壊滅的でスティグマ化された精神障害です。 患者は通常、大きな社会的コストを伴う家族に依存するようになります。 脆弱な遺伝子を見つけて特定し、社会的不名誉を解決し、遺伝カウンセリングを設計することは、精神医学に革命的な発展をもたらす可能性があります.

この統合失調症のゲノム研究（GEMS）は、研究のために募集された同じ家族のプールでSCH（POCOS）のポジショナルクローニング研究を行い、心理的および遺伝カウンセリング研究（POGES）を行うための2つの補完的なコンポーネントプロジェクトで構成されています。 このコンポーネント プロジェクト (NO.1) である POCOS は、脆弱性遺伝子を見つけて特定するための画期的なアプローチを使用して設計されています。 POGES (NO.2) のプロジェクトは、分子遺伝学的研究を補完する人類研究であり、人間のこの壊滅的な病気の偏見と遺伝カウンセリングに関連する心理的問題を調査するために設計されています。

1. 統合失調症の遺伝的根拠 遺伝疫学的研究により、SCH は家族性であり、第一度近親者のリスクは、対照の近親者のリスクの約 10 倍であることが明らかになりました (Tsuang et al., 1980, 1995; Guze et al., 1983; Kendler 1988)。 . 一卵性双生児ペアの一致率は 46%～53%、二卵性双生児ペアの一致率は 14%～15% でした (Kendler KS 1983; Gottesman II 1993; Prescott and Gottesman II, 1993)。 遺伝率は約0.7でした。 ただし、MZ 双生児の一致率は 100% にはほど遠いため、環境要因も考慮する必要があります。 SCH の病因への遺伝的寄与の証拠は、養子縁組研究によってさらに裏付けられました (Heston 1966; Kety et al., 1968,1994; Kendler et al., 1994)。

   分離分析は、複数の遺伝子のモデルが、単一の主要遺伝子座モデルよりも家族研究で観察された統合失調症のパターンによりよく適合することを示しています (Faraone and Tsuang、1985; Risch and Baron、1984; Vogler et al.、1990)。 エピスタシスのいくつかの遺伝子 (数で 3 ～ 5) が統合失調症の遺伝的病因に関与している可能性があることが示唆されました (Risch, 1990)。

2. 統合失調症の分子遺伝学的研究 連鎖解析については、性染色体を除いて (Delisi and Crow, 1989)、特定の染色体領域に焦点を当てるアプリオリな仮説はありません。 全ゲノムを体系的にスクリーニングする必要があります。 10 年間の SCH のいくつかのゲノムワイド スキャンでは、染色体 1q21-q22、1q31-q42、2p22-q21、4q24-q32、6p24-p22、6q16-q23、8p24- など、多くの染色体領域が連鎖を示唆する証拠を持っていることがわかりました。 p21、10p14-p13、13q14-q32、15q13-q14、22q11-q13 (Coon et al., 1994; Shaw et al., 1998; Levinson et al.1998; Blouin et al., 1998; Kaufmann et al.1998 ; Faraone et al., 1998; Rees et al., 1999; Williams et al., 1999; Hovatta et al., 1999; Brzustowicz et al., 2000)。 しかし、染色体 1q21-q22 (Brzustowicz et al., 2000)、6p24-p22 (Wang et al., 1995)、8p21 (Blouin et al.,ら、1998)、および 13q32 (Blouin ら、1998)。

   別の有望な染色体領域は、染色体 1q 42 です。 バランス転座 (1; 11)(q42.1; q14.3) は、スコットランドの大家族家系において統合失調症を含む主要な精神疾患と関連していた (St Clair et al., 1990)。 染色体 1q42.1 の DISC1 (統合失調症 1 で破壊) および DISC2 (統合失調症 2 で破壊) と名付けられた 2 つの新規遺伝子は、ブレークポイントで破壊されました (Millar et al., 2000; 2001)。 これは、フィンランドの家族のサンプル (Hovatta et al., 1999) および別の研究 (Ekelund et al., 2001; Hwu et al., 2001) で確認されました。

   これらの研究はすべて、複製パターンと非複製パターンを示しています (Riley 2000)。 複雑な疾患における適度な効果の遺伝子の検出では、不十分なサンプルサイズと混合民族性が主要な方法論的問題でした。 十分な力を得るには、少なくとも60000の影響を受けた同胞ペアが必要である可能性があると主張されています（Hauser et al。、1996）。

   候補遺伝子の研究では、過去 10 年間で一貫性のない結果が明らかになりました。 ドーパミン (D1、D2、D3、D4、D5)、セロトニン、r-アミノ酪酸、グルタミン酸受容体遺伝子などの神経伝達物質関連遺伝子は、関連研究と連鎖研究の両方を使用して研究されてきましたが、一貫した結果は得られませんでした (Asherson et al., 1995)。 、Breyler ら、1995 年; Hranilovic ら、2000 年; Catalano ら、1993 年、Serretti ら、1999 年; Chen ACH、1996 年、1997 年）。 ニューロン成長関連遺伝子 (Margolis et al., 1994)、ホスホリパーゼ遺伝子 (Peet, 1998、Wei 1998)、およびカリウム チャネル遺伝子 (hKCa3/KCNN3) (Dror et al., 1999) は、統合失調症との関連性が報告されています。 ケースコントロールデザインでは、評価される多くの遺伝子と表現型、およびサンプル内の民族性の混合がタイプIエラーを膨らませる可能性があります.

   連鎖不均衡戦略を用いた位置的候補遺伝子アプローチは、以前の連鎖結果に基づいて事前確率を高め、親子トリオを内部対照として使用する候補遺伝子関連研究のアプローチによって提起された上記の2つの問題を解決する可能性があります。 このアプローチは、統合失調症などの複雑な障害の感受性遺伝子を見つけるための連鎖研究よりも強力です (Risch and Merikangas, 1996)。 詳細なマッピング連鎖の証拠、全ゲノム配列と一塩基多型 (SNP) マップ、および利用可能な進歩したマイクロアレイ技術により、このアプローチは統合失調症の感受性遺伝子を見つけるのにより効率的です (Owen et al., 2000; Baron 2001 ）。 最近、上記の戦略を使用した研究で、染色体 6p21 のマイクロサテライト多型および遺伝子の SNP、NOTCH4 遺伝子に対する統合失調症の重要な連鎖不均衡の証拠が報告されました (Wei and Hemmings, 2000)。

   連鎖解析のための十分な力の重要性と、連鎖不平衡戦略を使用した位置的候補遺伝子アプローチの可能性を考慮して、統合失調症の脆弱性遺伝子の位置的クローニングを行うこのプロジェクトを提案します。 この段階で、私たちはこの 4 年間で、ハーバード大学との協力だけでなく、私たち自身の努力によって、統合失調症の兄弟姉妹が少なくとも 2 人いる約 700 家族の DNA サンプルを収集しました。クローン戦略。

3. 統合失調症における神経心理学的欠損 SCH は、実行機能、持続的注意力および作業記憶の神経心理学的機能の障害を好む傾向があり (Goldberg および Gold、1995 年)、前線条体機能障害が原因でした (Elliot ら、1995 年)。 複数の機能障害は、単一の独立したテストではなく、一連のテストによって最もよく示される可能性があり (Kremen et al., 1994)、障害は前頭-側頭-大脳辺縁系回路の機能障害を強く示唆していました (Gold and Harvey, 1993)。

   Continuous Performance Test (CPT) による視覚的持続注意と Wisconsin Card Sorting Test (WCST) による実行機能は、より徹底的に研究されました。 より難しいものは安定した脆弱性指標であり、単純なものは統合失調症の脆弱性指標を媒介する可能性があります (Chen and Faraone、2000)。 CPT 障害は陰性症状 (Nuechterlein et al., 1986; Hain et al., 1993; Johnstone and Frith, 1996; Liu et al., 1997) および思考障害 (Nuechterlein et al., 1986; Strauss et al. ., 1993; Nelson et al., 1998) またはまとまりのない症状 (Liu et al., 1997)。

   WCST パフォーマンスの障害は永続的であり、他の認知障害とは関係なく、長期的な障害を予測していました (Weinberger et al., 1986; Goldberg et al., 1988)。 WCST 赤字は、背外側前頭前皮質に関連していることが判明し (Weinberger et al., 1986; Berman et al., 1995)、ドーパミン薬がそのパフォーマンスを改善することがわかった (Daniel et al., 1991; Mattay et al., 1996)。

   これらの欠損は、SCH に特異的であり、SCH の遺伝的リスクを伴うことがわかっているため、SCH の遺伝子解析におけるエンドフェノタイプとして機能する可能性があります。

4. 統合失調症の分子遺伝学的研究におけるエンドフェノタイプアプローチ SCH の解析能力の不足と遺伝的不均一性を解決するための代替戦略は、単一の遺伝子変化の影響を反映するエンドフェノタイプとして、疾患の特定の神経生物学的特徴を使用することでした (Lander、1988 年)。 ）。

CPT 欠損は、SCH に対する遺伝的感受性の潜在的な内表現型でした (Chen and Faraone, 2000)。 それは SCH 患者だけでなく、精神病でない血縁者にも見られた (Grove ら、1991 年; Mirsky ら、1995 年; Chen ら、1998 年)。 148 人の非精神病の近親者と 345 人の地域社会の成人からのデータを使用して、Chen 等。 (1998) 再発リスク比 λ は、劣化していない CPT では 15 を超え、劣化した CPT では 30 を超えていることがわかりました。

したがって、CPT欠損をSCHの内表現型として使用することは、遺伝的リスクの貴重な尺度を提供し、遺伝的分析の力を改善し、統合失調症の感受性遺伝子を特定するのに役立つ可能性があります. 私たちのサンプルでは、​​約 220 世帯が CPT と WCST の評価を受けています。 CPT および WCST データを使用して 80 のファミリーを追加し、エンドフェノタイプの研究に利用可能なデータを使用して 300 のファミリーを作成する予定です。 これらのエンドフェノタイプをさらに遺伝子解析に使用することは可能です。

この内表現型戦略は、最近、統合失調症の神経生理学的欠損、P50 阻害の減少を染色体 15q13-14 の遺伝子座にマッピングすることに成功しています。 9 つの多重 SCH 家族における P50 阻害欠損のゲノム全体の連鎖解析により、遺伝子座染色体 15q14 で有意なロッド スコア (Z = 5.30、 = 0) が見つかりました。 影響を受けた表現型として SCH の臨床診断が使用された場合、同じマーカーでの最大 lod スコアは統計的に有意ではありませんでした (Freedman et al., 1997)。 もう 1 つの神経生物学的障害である統合失調症の視線追跡機能障害は、染色体 6p23-21 にマッピングされており、マルチポイント Lod スコアの最大値は 4.02 です。 再び、統合失調症の臨床診断が影響を受けた表現型として使用されたが、連鎖の結果は有意ではなかった (Arolt et al., 1996)。 要約すると、持続的な注意欠陥とサンプルが提供する十分な力を使用した内表現型アプローチにより、SCHの脆弱性遺伝子の検索の突破口に自信があります。

予備研究。

1. 統合失調症の同時罹患同胞家族のコレクション1990年以来、統合失調症の同時罹患同胞ペアの家族を収集することに専念してきました. 診断評価の重要性と決定的な必要性を認識した上で、これらの発端者、共罹患同胞、利用可能な非罹患同胞、および両親は、DSMの診断基準を使用して、半構造化された精神科医の診断面接（Hwu 1991a）で評価されました。 -III-R および/または DSM-IV。 その上、精神病理学の進化的理論モデル (Hwu 1985, 1992) の下で、発達データも収集されました。 これらすべての臨床データと家系図データは、P.I. DBMGL での連鎖解析に利用できる、合計で約 120 の統合失調症の同時罹患同胞ペア家族があります。 原則として、DNAサンプルは、家族の利用可能なすべての被験者、特に共罹患同胞、少なくとも1人の非罹患同胞、および両親の末梢白血球から得られました。 合計で、約 1000 の DNA サンプルが DBMGL にありました。 EBV-958形質転換リンパ芽球細胞の細胞系も樹立された。 これらの研究対象はすべて、この研究について十分な情報を得ており、インフォームドコンセントが得られました。 この研究に参加したすべての家族は、定期的なミーティングとディスカッションのために「ニューホープ ファミリー クラブ」に参加するよう招待されました。 詳細な臨床評価と定期的な追跡調査、CPT、WCST、WAIS-R、および WMS を含む包括的な神経心理学的評価を受けた約 150 の統合失調症症例が、DNA サンプルを取得するために募集されました。 DNAサンプルを取得するために、約200人の正常な対照被験者も募集されました。

台湾のハーバード大学との 4 年間にわたる全国規模の共同作業 (Taiwan Schizophrenia Linkage Study, TSLS) は、米国 NIMH が後援し、統合失調症の同胞ペアを持つ家族を収集するために完了しました。 560家族が募集されました。 今年は合計600家族が募集されます。 DNAサンプル、細胞株、およびDIGSの臨床データ、図1が収集された。 約 220 家族が神経心理学的評価を受けました。 (CPT および WCST)。

1. 統合失調症の分子遺伝学的研究 私たちの統合失調症の分子遺伝学的研究は、3 つの連続したプロジェクトによって支援されました: 米国科学評議会 (1989-1992) が後援した分子遺伝学的プロジェクト、MPGRP の分子遺伝学的プロジェクト (1993-1998)、および分子遺伝学的プロジェクトです。 NHRI 主催の MPSS (1998-2001)。 この分子遺伝学プロジェクトの初期段階 (1989-1992 年) は、研究所施設の設立と、統合失調症の同胞ペア家族の共同罹患者の収集に焦点を当てていました。 この分子遺伝学プロジェクトの第 2 段階 (1993 ～ 1998 年) では、家族の収集が続けられ、収集は、双極性障害の同胞ペア、統合失調症の症例、および正常な対照を収集するために拡張されました。 我々は、(CAG)n のアンドロゲン受容体遺伝子の多型が統合失調症と関連している可能性があることを発見した (Hwu et al., 1995)。 この調査結果は、DeLisi ら (1994) の調査結果を裏付けています。 連鎖解析と候補遺伝子の関連付けの分子遺伝学的手法が促進されました。 (博士。 Hwu) は、この分野でも強調するように移動しました。 この研究室の結果は次のとおりです。(1) DRD4 受容体遺伝子の (48bp) 反復の多型は、統合失調症と有意に関連していませんでした (Hong et al., 1998)。 (2) DRD2 の単一の変異は統合失調症と関連していないことが判明した (Chen et al., 1996) (3) このプロジェクトのデータバンクのサンプルは、比較的大規模なポジショナルクローニングアプローチを使用した 3 つの国際共同研究に参加していたサンプル。 1 つは Gill ら (1996) が「Schizophrenia Collaborative Linkage Group」と題して組織し、もう 1 つはドイツのキール大学で Dr. Moises (1995) が率い、3 つ目はロンドンで Dr. Powell (Lin et al. 、1995）。 これらすべての結果により、染色体 6p、11q、13q、19q、および 22q のマーカーの可能性が明らかになりました。 これは、台湾の患者が染色体 13q を除くこれらの領域に感受性遺伝子を持っている可能性があることを示唆しており (Lin et al., 1995)、オリゴジェネティック モデルに適合している。 (4) 染色体 13q に位置する 5-HT2 受容体遺伝子に関する関連研究は陰性であることが判明した。 (5) 共罹患同胞ペアを用いた臨床疫学的分析は、現実の混乱、混乱、および否定的な状態の3つの独立した症状群の傾向を示した(Hwu et al., 1997)。 (6) 染色体 6p24-22 の遺伝子座との弱い連鎖の証拠 (Hwu et al., 2000)。

   分子遺伝学的研究の第 3 段階 (1998 年から 2001 年) では、引き続き、統合失調症の同胞ペア家族の収集と、染色体 1q21-q22、1q31-q42、6p21、8p24- を含む染色体領域の報告された示唆的な証拠に関する連鎖分析に焦点を当てました。 p21、15q13-q14、22q11-q14。 連鎖の結果は、(1) 染色体 6p24 および 22q12 の陰性症状を伴う統合失調症の連鎖の示唆的な証拠 (Lin et al., 1999a) (2) GABAA 受容体 α1 (GABRA1)、β1 (GABRB1) の連鎖の証拠なしβ3 (GABAB3) サブユニット遺伝子と統合失調症 (Lin et al., 1999b) (3) グルタミン酸 GluR5 および GluR6 受容体遺伝子と統合失調症との連鎖の証拠はない (Lin et al., 1999c) (4) SCA1 遺伝子と統合失調症との連鎖の証拠はない(Liu et al., 2001a) (5) 統合失調症の染色体 8p のマーカー (D8s1222) に関する示唆的な連鎖の証拠 (NPL Z スコア = 2.58、p=0.005) (Hwu et al., 2001a) (6) の示唆的な連鎖の証拠統合失調症の染色体 1q31-42 のマーカー (D1s251) (NPL Z スコア = 2.18、p=0.01) (Hwu et al., 2001b)、マーカーは DISC1 候補遺伝子の近くに位置しています。 (7) 15q13-14 のマーカー (D15s976) と統合失調症の示唆的な連鎖の証拠 (NPL Z スコア = 3.33、p=0.0003) (Liu et al., 2001b)。 (8) 統合失調症と染色体 1q21-22 の遺伝子座との連鎖の証拠はない (Liu et al., 2001c)。 (9) 染色体 6p21.3 での NOTCH4 遺伝子座への示唆的な連鎖 (NPL Z スコア = 2.79、p=0.002) (Hwu et al. 2001c)。 候補遺伝子アプローチにより、次の結果が明らかになりました。(1) ドーパミン D4 受容体 (DRD4) 遺伝子多型と統合失調症の迅速な治療反応との関連の可能性 (Liu et al., 2001d)。 (2) サイトゾル ホスホリパーゼ A2 (c-PLA2) 遺伝子多型と統合失調症との間に関連性はない (Liu et al., 2000)。

2. 統合失調症における神経心理学的障害に関する研究 統合失調症の特性マーカーとして持続的注意力の低下を継続的パフォーマンステスト (CPT) により発見しました。 家族研究は、CPT によって測定される持続的な注意欠陥が統合失調症の脆弱性マーカーであることを示しています (Chen and Faraone、2000)。 結果は次のとおりです。(1) 統合失調症発端者の非精神病血縁者のかなりの割合 (19-34%) が CPT 赤字を持っており、発端者の CPT パフォーマンスから予測できます (Chen et al., 1998a)。 (2) 統合失調症の性格の特徴を持つ被験者は、特に統合失調症の負の要因に関連する CPT 赤字も示します。 (Chen et al., 1998b); (3) CPT 障害は統合失調症患者に見られ、特に陰性症状やまとまりのない症状に関連しており、より困難な CPT バージョンの患者は神経弛緩治療を受けられません (Liu et al., 2000)。

   CPT の特異性は、統合失調症患者のグループ (n=41) で研究された (Liu et al., 2000) が、精神病症状のある双極性患者のグループ (n=46) および精神病症状のない双極性患者のグループとは対照的である。 （n = 22）および非精神病性大うつ病性障害の患者グループ（n = 22）。 CPT 赤字は、統合失調症の安定した脆弱な指標であり、双極性障害の脆弱性指標を媒介し、大うつ病の状態依存指標であることがわかりました。 これらの結果は、CPT 赤字が統合失調症の有効な形質マーカーであることを示しています。

3. 統合失調症の臨床的異質性に関する研究 精神医学の分野では、分子遺伝学的研究には臨床精神病理学的背景が重要です。 主任研究者 (HGH) は、記述的および神経生物学的研究のための進化的精神病理学的理論モデルを開発しました。 統合失調症に関する記述的精神病理学的研究の完全な研究が出版された [統合失調症: 記述的精神病理学、1999 ISBN 957-9201-21-8、台北、Chu-ching Publishing Company]。 臨床的不均一性の問題は、PANSS 評価尺度に基づいたグラフィック プロット技術 (Chen、1999 年) を使用した新しい統計的方法によって取り組まれてきました。 統合失調症の 2 つ (Hwu et al, 2001) または 3 つ (Hwu et al, 2001) のサブタイプが、フォローアップおよび注意障害 (CPT) などの神経心理学的データによって線引きされ、検証されました。 2 年間の追跡調査を通じて、統合失調症患者の症状パターンは安定していました (Hwu et al, 2001)。 これは、現象学的症状パターンを使用した統合失調症のサブタイピングの取り組みを裏付けています。 これらのデータは、連鎖における現象学的サブタイプとエンドフェノタイプを考慮した統合失調症の遺伝的連鎖研究、および関連研究の可能性を示唆しています。

結論として、これらすべての予備データは、DNA サンプル、臨床データ、エンドフェノタイプ データがこの POCOS プログラムで十分に準備されていることを明らかにしています。 PI と彼のチームは、このプロジェクトで実験室での作業とさらなる遺伝子解析を行った経験があります。