脳腱黄色腫症(cerebrotendinous xanthomatosis,CTX)は先天性の脂質代謝異常症で、小脳やアキレス腱における黄色腫、若年性の白内障、小脳症状、運動障害、痴呆、知能低下、および動脈硬化等の症状を呈し、また、血中コレスタノール濃度の上昇が認められる。本症はコレステロールから胆汁酸にいたる代謝経路に障害があり、胆汁酸の合成阻害によって組織内のコレスタノールの蓄積がもたらされた結果発症すると考えられている。この代謝異常に関与する酵素として諸説報告がなされたが、近年になりステロール27位水酸化酵素の活性阻害が主要な原因として考えられるようになった。この酵素は肝臓のミトコンドリア内に存在し、胆汁酸の生合成に必須の酵素である。CTXの生化学的診断は血清コレスタノールの定量や胆汁酸中あるいは血清中における胆汁アルコールの検出により行われてきたが、1990年代に入り米国の研究グループおよび当研究室において線維芽細胞を用いた研究により患者とその家族にステロール27位水酸化酵素の点突然変異が同定され、その遺伝子診断の基礎が確立された。

　しかし、これまでの研究には次に挙げるような問題点があった:

　1.CTXは常染色体性劣性遺伝と考えられており、家族でもヘテロ接合体は発症しない。またホモ接合体でも発症年令は多くが20歳代で、症状がかなり進行した状態でないと判断が難しく、早期の発見・治療がしにくい。

　2.被験者やその家族から組織検体を採取するのは倫理的に難しく、また採取した細胞を培養するための時間がかかる。

　3.臨床症状が極めて多様であり、その発症機構は不明な点が多い。

　本研究はこのような背景に基き、被験者の白血球を用いた診断法を開発し、安全かつ迅速な診断を可能にすることを目的とした。また、CTXがもたらす多様な臨床症状とこの酵素の遺伝子の変異がどのように結び付くのか、すなわち、その発症機構を解析するため、疾患モデル動物を作製し、組織の詳細な分析を行った。

　ステロール27位水酸化酵素活性の測定と遺伝子解析により、従来より簡易かつ迅速なCTXの遺伝子診断法が確立できた。この方法を用いてCTXの8家系の19名患者の遺伝子変異に関する情報を得ることがでた。また、CTX患者においてステロール27位水酸化酵素のcDNAに1箇所あるいは2箇所の点突然変異が存在することが確認でき、1名については発症前ながら変異の存在が確認できた。さらに酵素遺伝子のCOS細胞内発現実験において変異を持つものは活性が低下していることから、これらの変異は酵素活性の発現に必須な領域に含まれていることが裏付けられた。

　本法は従来の線維芽細胞を用いた方法に比べて極めて安全であり、発症の危険性が予測される低年令の被験者やその家族に対する検査法としても適切なものと考えられる。本法を用いることで将来の発症の可能性の予測と、早期治療の開始が可能になり、CTX診断法として有益である。

　さらに本研究ではCTXの発症の鍵となるステロール27位水酸化酵素の細胞内発現に成功したが、これは対症療法のみという現在のCTX治療に対し、将来の遺伝子治療という根本的治療方法を開発するための端緒となる研究と言えよう。今後、この発現系を患者の肝細胞において確立する研究を進めることが重要と考えられる。

　一方、CTXでは多様な臨床症状が認められるが、それらがステロール27位水酸化酵素の変異やコレスタノールの蓄積とどのように結び付いて発症するのかは依然不明な点が多い。そこで本研究ではマウスに高コレスタノール食を給餌して、CTX疾患モデル動物の作製を行ったが、12ヶ月間に60%の動物でCTXに見られる白内障および黄色腫が観察された。特に白内障に関連して、角膜の血管新生や血管腔の形成が確認されたほか、眼球内の毛様体部分へのコレスタノールの蓄積やマクロファージ細胞の出現・増殖、毛細血管の内皮細胞基底膜のコラーゲンの異常増加が確認された。毛様体は角膜縁を眼球内で取り巻く毛細血管に富んだ組織であり、角膜とレンズの間腔を満たす眼房水を絶えず供給している。従ってCTX患者の眼球においては、本研究で確認されたいくつかの形態的変化が起こり、眼房水の微小循環系が変化して毛様体の正常な機能が阻害され、角膜やレンズが非生理的状態におかれて白内障が惹起されるという作業仮説が考えられる。CTX患者には86%という高い割合で白内障が見られるが、その発症機構については現在まで有力な説はなく、本研究において示された作業仮説は今後の白内障の発症機構の研究に新たな視点を築いたといえよう。また、眼房水の組成は血漿とは異なり、脳脊髄液と類似していることが知られている。これは毛様体を構成する血管細胞が、脳神経系に存在する血管細胞と形態学的に極めて類似していることが関係していると考えられる。そこでCTX患者にみられる脳神経系の障害の発生機構は今回の白内障のマウスで観察されたものと同様に細胞や組織中の微小循環系にコレスタノールが異常蓄積し、形態的変化がもたらされることで惹起される可能性が強く示唆された。