I型家族性アミロイドポリニューロパチー(FAP)は常染色体優性の遺伝病で、末梢神経障害を引き起こし、最終的には腎不全や心不全などの内臓の機能障害により死に至る。その発症原因は、細胞外間質へのアミロイド沈着である。アミロイドは、アルカリコンゴーレッド染色により橙色に染色され、アルカリコンゴーレッド染色後偏光下で複屈折し黄緑から緑色の蛍光を呈することで同定される。

　1978年、CostaらによってI型FAPのアミロイドに抗トランスサイレチン抗体と交差する14Kの蛋白質が報告された後、1983年にArakiらとSaraivaらの研究グループはI型FAPのアミロイド主要構成物質はトランスサイレチン(TTR)という分子量54,980Daの蛋白質であることを明らかにした。TTRは同一サブユニットからなる4量体で、血漿中ではチロキシン(T4)とレチノール結合蛋白質と結合しており、肝臓と脳の脈絡叢で産生されている。1984年にSasakiらによるcDNAクローニングの結果、1アミノ酸置換に一致する塩基置換(GTG→ATG)の存在が明らかになり、原因が特定された。その結果FAPのDNA診断法が確立され、FAPの確定診断はもとより出生前診断や発症前診断も可能になった。しかし、その発症に至るメカニズムは依然不明であり、種々の制約を伴う肝臓移植を除くと適切な治療方法や治療薬がないのが現状である。適切な治療法や治療薬開発のためには、FAPアミロイド形成のプロセスを分子レベルで明らかにすることが強く望まれ、様々なアプローチがなされてきた。その中でも著しい進歩として、Met30TTR遺伝子を導入した疾患モデル動物の作成とMet30TTR蛋白質のX線構造解析があげられる。

　1987年にWakasugiらによって報告されたトランスジェニックマウス(MT-Met30マウス)にMet30TTRのアミロイド沈着が見られたことから、マウスによる疾患モデルの作成によるアミロイド沈着のメカニズム解明が期待された。次に、hMet30TTR遺伝子発現がヒトと同様に行われるトランスジェニックマウス(0.6-hMet30マウスと6.0-hMet30マウス)がYamamuraらによって作出され、アミロイド沈着が確認された。しかし、いずれにおいても末梢神経系にアミロイド沈着を生じなかったことから、これらのマウスは厳密な意味ではFAPの疾患モデルとはいない。しかし、TTRアミロイド沈着を解析するin vivoの有用な系であるということが出来る。そこで今回、このマウスの血液中のhMet30TTR濃度とアミロイド沈着の関係、ヒトと同様に脳の脈絡叢での発現を引き起こすプロモーター領域について再検討した(実験-1)。

　またFuruyaらは、大腸菌を用いて正常型ヒトTTR(hTTR)とMet30TTRを大量に産生させ、さらに結晶化した。そしてTerryらは、この高次構造をX線結晶解析法により決定した結果、hTTRでは10番目のシステイン残基の側鎖が高次構造の内側で他のアミノ酸の側鎖と水素結合しているのに対して、Met30TTRでは10番目のシステイン残基側鎖の蛋白分子内での水素結合が形成不能となることを示唆した。この知見からこのアミロイドーシスでは、Met30TTRの10番目のシステイン残基の側鎖がフリーになることが引き金になると考えた。

　そこで実験-1の成果をもとに、今回新たに10番目がセリンになるように人工変異を加えたMet30TTR遺伝子を導入したトランスジェニックマウスを作出し、アミロイド沈着形成におけるシステイン残基の役割に関する仮説の検証をおこなった(実験-2)。

　正常ヒトTTRを発現している7.2-hTTRマウスを7.2-hMet30マウスに対するコントロール群として、Met30変異とアミロイド沈着の関連ついて検討した。その結果、24月齢では7.2-hMet30マウスの3系統全てにアミロイド沈着が認められたが7.2-hTTRマウスでは30月齢まで全く沈着は見られなかったことから、マウスの系でもヒトの場合と同様にアミロイド沈着の原因はTTRにおけるMet30変異の存在であることが今回はじめて示された。しかしアミロイド沈着の組織分布を検討すると、今回の実験に際して新たに作出された7.2-hMet30マウスにおいても、これまでと同様に末梢神経系へは全く沈着を生じていなかった。FAP患者ではhMet30のアミロイドが、末梢神経のミエリンを構成しているミエリンP2蛋白質と特異的に結合していると報告されているので、ヒト・ミエリンP2蛋白質の存在が末梢神経系へのhMet30アミロイド沈着に必要である可能性も考えられる。

　次に、7.2-hMet30マウスのアミロイド沈着出現頻度と7.2-hSerMetマウスのそれを比較することで、Cys10のアミロイド沈着への関与を検討することにした。

　その際、各マウス系統間の導入遺伝子由来hTTR血中濃度の比較にしたところ統計学的に有意な差がみられなかったことから、アミロイド沈着出現頻度の比較が可能であると考えた。7.2-hMet30マウスにおけるアミロイド沈着の出現頻度は精査したマウスの29-40%であったのに対して、7.2-hSerMetマウスのそれは3系統中1系統に沈着が生じたのに過ぎず、しかも25匹中わずか1匹のみ(4%)であった。そして、これら2系統間のアミロイド沈着出現頻度には統計学的に有意な(P<0.005)差がみられた。さらには沈着を生じている組織分布も、7.2-hSerMetマウスの方が少なく沈着の程度も軽度であった。

　Cys10をSer10に置換することでMet30TTRのアミロイド沈着出現頻度が低下したことから、Met30変異に起因するFAPにおいてはN末端から10番目のアミノ酸の-SH側鎖がアミロイド沈着に至る過程において、重要な役割を果たしていることが証明された。

　今回の研究結果から、生体内環境を還元状態下におくことやCys10の-SH基の反応性を奪うことにより、アミロイドーシスの進行を抑制できる可能性が考えられる。例えば、N-アセチル-L-システインや、グルタチオン、アスコルビン酸、トコフェロールといった、抗酸化作用のある薬物を投与し生体内環境の酸化を抑制可能な状態にすることにより、アミロイド沈着を低下させることが可能かもしれない。今後、これら薬剤を投与した7.2-hMet30マウスの系におけるアミロイド沈着抑制の可能性について検討したいと考えている。