プリオン病に関する遺伝子的な洞察
最近の研究で、sCJDみたいなプリオン病に遺伝的な関連があることがわかったよ。
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プリオンは、特別な感染性の物質で、タンパク質でできてるんだ。普通のウイルスやバイ菌とは違って、DNAやRNAみたいな遺伝物質を持ってないんだよ。代わりに、プリオンは誤った形に折りたたまれたタンパク質で、これが脳の正常なタンパク質も誤った形に折れ曲がらせるんだ。この過程でフィブリルと呼ばれる構造ができて、これが成長して分裂し、さらに感染を広げる。
脳の中でプリオンが増えると、毒性物質を作り出して脳細胞を傷つけることになり、神経変性、つまり脳の機能が徐々に失われることにつながるんだ。このメカニズムは、人間や動物に影響を与えるさまざまな病気の中核をなしていて、神経変性疾患として知られているいくつかの状態も含まれている。
人間のプリオン病の種類
多くの神経変性疾患とは違って、人間のプリオン病は主に3つの原因から起こるんだ。まず、ある人たちは親から欠陥のある遺伝子(PRNPと呼ばれる)を受け継ぐことがある。この遺伝子のバージョンがプリオン病を引き起こすのは、約10-15%のケースなんだよ。次に、多くのプリオン病(約85%)は明確な家族歴や遺伝子変異なしに自然に発生するんだ。最後に、まれにプリオン病が人から人へ、または動物から人へと感染するケースもあって、これは全体の1%未満を占める。
人間で最も一般的なプリオン病は、散発性クロイツフェルト・ヤコブ病(sCJD)と呼ばれている。sCJDと診断された人は、通常、急速な記憶喪失や混乱を経験して、認知症に進行してしまう。残念ながら、現在のところ病気の進行を変える治療法はない。ほとんどの治療はプリオンタンパク質自体をターゲットにしてるんだ。一部の治療では、特にプリオンを攻撃する抗体がテストされたけど、今のところ効果があったものはないんだ。
最近の研究と発見
2020年、研究者たちはsCJDのリスクを左右する遺伝的要因をよりよく理解するために大規模な研究を行った。彼らは病気の可能性を高める新しい遺伝子変異を特定したんだ。PRNP遺伝子に関連するよく知られた要因に加えて、他の2つの遺伝子であるSTX6とGAL3ST1の近くに新しい変異が見つかった。これらの発見は、特定の遺伝的要因がsCJDを発症する可能性を高めることを示唆してる。
STX6遺伝子は、細胞内で物質を移動させるプロセスに関与していて、特に脳内でタンパク質を正しい場所に輸送するのを助けてるんだ。GAL3ST1遺伝子は、神経繊維の保護カバーであるミエリンの重要な成分である硫酸化脂質を生成するのに役立っている。これらのプロセスの乱れがsCJDのリスクに寄与する可能性があるんだ。
遺伝子と発現の研究の統合
研究者たちは、sCJDに関する深い洞察を得るために、遺伝子がどのように発現するかを見るさまざまなゲノム研究からの情報を統合しようとしたんだ。遺伝的データをさまざまな脳の領域での遺伝子やタンパク質の発現情報と関連付けることで、遺伝子の変異が病気リスクにどのように影響するかを特定しようとしたんだ。
この統合的アプローチは、複数の情報源からの証拠を統合することで、遺伝研究でよく遭遇する偽陽性の可能性を減らすのに役立つんだ。目的は、以前は重要ではないと思われていた特定の遺伝的要因が、遺伝子発現に影響を与えることで病気リスクに関与する可能性があることを理解することなんだ。
重要な発見
これらの研究の結果の中で、研究者たちはSTX6遺伝子が脳内でその遺伝子とタンパク質の発現を高めることに関連しているという強力な証拠を見つけたんだ。特に、この発現はオリゴデンドロサイトという特定の脳細胞で最も顕著だった。これは、STX6に関連する遺伝的リスクがこれらの細胞での役割に結びついていることを示唆しているね。
さらに、タンパク質の折りたたみやストレス時の細胞機能の維持に関与しているPDIA4という別の遺伝子も分析で強調された。この遺伝子はsCJDと有意な関連を示していて、これが高ければ病気リスクも上がる可能性があるよ。PDIA4の役割は、脳細胞のストレス応答がプリオン病の要因になっているかもしれないことを示してる。
オリゴデンドロサイトの重要性
オリゴデンドロサイトは、神経繊維を絶縁するミエリンを生成する脳内のグリア細胞の一種なんだ。興味深いことに、研究ではこれらの細胞がプリオンを複製しないかもしれないが、逆に保護的な役割を果たしているようだ。ただし、ニューロンや他の細胞タイプとの相互作用は、プリオン病の進行に大きく影響する可能性があるんだ。
例えば、オリゴデンドロサイトでのSTX6の発現の増加が、細胞内でのタンパク質のトラフィックに影響を与え、プリオンの形成や拡散に関与するかもしれない。これらの相互作用を理解することは、プリオン病がどのように発展し進行するかを解明するために重要なんだ。
他の潜在的なリスク遺伝子
研究者たちは、sCJDのリスクに寄与するかもしれない他の候補遺伝子も特定した。一部の遺伝子は、以前はプリオン病とは関連付けられていなかったけど、細胞のストレス応答における役割に基づいて潜在的な関連性を示したんだ。
その中で、MANFが際立っている。この遺伝子は細胞のストレスを管理するのに関与していて、さまざまなタイプのニューロンに保護的な役割を持っている。MANFのレベルが低いことは、sCJDのリスクの増加と関連付けられていて、プリオン病の動態において重要な役割を果たす可能性を強調しているんだ。
結論
プリオン病と遺伝子の関係は複雑だけど、最近の研究はこの分野の重要なプレーヤーを明らかにしている。STX6やGAL3ST1みたいな遺伝子は、細胞の機能やコミュニケーションにおいてsCJDのリスクに影響を与えているみたいだ。他の遺伝子、例えばPDIA4やMANFも、プリオン感染中の細胞の応答について追加の洞察を提供してる。
これらの発見は、さまざまな細胞タイプがプリオン病の進行にどのように寄与するかを理解するためのターゲット研究の必要性を強調している。これらの関係を調査することで、研究者たちは新しい治療ターゲットを見つけ、新たな介入法を開発してプリオン病や関連する神経変性疾患の管理を改善することを目指しているんだ。
タイトル: Multiomic Analyses Direct Hypotheses for Creutzfeldt-Jakob Disease Risk Genes
概要: Prions are assemblies of misfolded prion protein that cause several fatal and transmissible neurodegenerative diseases, with the most common phenotype in humans being sporadic Creutzfeldt-Jakob disease (sCJD). Aside from variation of the prion protein itself, molecular risk factors are not well understood. Prion and prion-like mechanisms are thought to underpin common neurodegenerative disorders meaning that the elucidation of mechanisms could have broad relevance. Herein we sought to further develop our understanding of the factors that confer risk of sCJD using a systematic gene prioritization and functional interpretation pipeline based on multiomic integrative analyses. We integrated the published sCJD genome-wide association study (GWAS) summary statistics with publicly available bulk brain and brain cell type gene and protein expression datasets. We performed multiple transcriptome and proteome-wide association studies (TWAS & PWAS) and Bayesian genetic colocalization analyses between sCJD risk association signals and multiple brain molecular quantitative trait loci signals. We then applied our systematic gene prioritization pipeline on the obtained results and nominated prioritized sCJD risk genes with risk-associated molecular mechanisms in a transcriptome and proteome-wide manner. Genetic upregulation of both gene and protein expression of syntaxin-6 (STX6) in the brain was associated with sCJD risk in multiple datasets, with a risk-associated gene expression regulation specific to oligodendrocytes. Similarly, increased gene and protein expression of protein disulfide isomerase family A member 4 (PDIA4), involved in the unfolded protein response, was linked to increased disease risk, particularly in excitatory neurons. Protein expression of mesencephalic astrocyte derived neurotrophic factor (MANF), involved in protection against endoplasmic reticulum stress and sulfatide binding (linking to the enzyme in the final step of sulfatide synthesis, encoded by sCJD risk gene GAL3ST1), was identified as protective against sCJD. In total 32 genes were prioritized into two tiers based on level of evidence and confidence for further studies. This study provides insights into the genetically-associated molecular mechanisms underlying sCJD susceptibility and prioritizes several specific hypotheses for exploration beyond the prion protein itself and beyond the previously highlighted sCJD risk loci through the newly prioritized sCJD risk genes and mechanisms. These findings highlight the importance of glial cells, sulfatides and the excitatory neuron unfolded protein response in sCJD pathogenesis.
著者: Simon H Mead, F. Kücükali, E. Hill, T. Watzeels, H. Hummerich, T. Campbell, L. Darwent, S. Collins, C. Stehmann, G. G. Kovacs, M. D. Geschwind, K. Frontzek, H. Budka, E. Gelpi, A. A. Aguzzi, S. J. van der Lee, C. M. van Duijn, P. P. Liberski, M. Calero, P. Sanchez-Juan, E. Bouaziz-Amar, J.-L. Laplanche, S. Haïk, J.-P. Brandel, A. Mammana, S. Capellari, A. Poleggi, A. Ladogana, M. Pocchiari, S. Zafar, S. Booth, G. H. Jansen, A. Areskeviciute, E. L. Lund, K. Glisic, P. Parchi, P. Hermann, I. Zerr, J. Safar, P. Gambetti, B. S. Appleby, J. Collinge, K. Sleegers
最終更新: 2024-07-21 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.07.19.24310476
ソースPDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.07.19.24310476.full.pdf
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変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
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