Home広岛大学病院循环器内科教授 中野由纪子
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本研究成果のポイント
- サルコペニアの诊断に有効な血中バイオマーカー候补を発见
- サルコペニアの病态メカニズムの解明と治疗介入に期待
概要
国立研究开発法人国立长寿医疗研究センター（荒井秀典理事长）研究所の重水大智部长らの研究グループと広岛大学大学院医系科学研究科循环器内科学（中野由纪子教授）の古谷元树大学院生の研究グループが、サルコペニア患者と健常者の血液を用いた网罗的な遗伝子発现データ（搁狈础シークエンシング(*1)）と临床情报の统合解析から、歩幅と３つの遗伝子（贬贰搁颁5、厂100础11、贵尝狈础）がサルコペニア诊断に有効なバイオマーカー候补であると同定しました。また肥満パラドックス(*2)やサルコペニア肥満(*3)に代表されるように、高齢者の肥満评価は议论の多い点ですが、今回のバイオマーカー候补は叠惭滨を考虑したリスク予测モデルにおいても有効であることが示され、サルコペニア肥満などの评価にも役立つことが期待されます。本研究で得られた知见は、サルコペニアの発症メカニズムの解明、リスク评価に関する研究に资するものであり、今后のサルコペニアのゲノム医疗や治疗开発につながるものと期待されます。
この研究成果は、老年病分野の国際専門誌 「Journals of Gerontology Series A biological sciences and medical sciences」に2023年６月２２日付で掲載されました。
なお本研究は、础惭贰顿、国立高度専门医疗研究センター医疗研究连携推进本部(闯贬)、长寿医疗研究开発费、厚生労働科学研究费补助金、科研费からの助成を受けて行われました。
掲载论文
掲载誌: Journals of Gerontology Series A biological sciences and medical sciences
着者: Motoki Furutani1,2, Mutsumi Suganuma2, Shintaro Akiyama2, Risa Mitsumori1, Marie Takemura3, Yasumoto Matsui3, Shosuke Satake4, Yukiko Nakano1, Shumpei Niida5, Kouichi Ozaki1,2, Tohru Hosoyama6 & Daichi Shigemizu2
1. 広島大学 循環器内科
2. 長寿医療研究センター メディカルゲノムセンター
3. 長寿医療研究センター ロコモフレイルセンター
4. 長寿医療研究センター 老年学?社会科学研究センター
5. 長寿医療研究センター 研究推進基盤センター
6. 長寿医療研究センター ジェロサイエンスセンター
论文タイトル
RNA-sequencing analysis identification of potential biomarkers for diagnosis of sarcopenia
DOI: 10.1093/gerona/glad150
背景
サルコペニアは、筋肉量?筋力の低下をきたす老年病の一つで、高齢化社会の进展に伴い、患者数は増加倾向にあります。サルコペニアは、死亡や要介护化のリスクを向上させるため、早期诊断?介入が望まれています。これまでのサルコペニア诊断は、临床测定値（主に身体活动に関するもの）が用いられていますが、遗伝子レベルの诊断マーカーが、より正确なサルコペニアの诊断の改善に役立つものと考えられます。
研究成果の内容
研究グループは、国立長寿医療研究センターバイオバンクおよびロコモフレイルセンターに登録されている52名のサルコペニア患者および62名の健常者(normal control: NC)の血液を用いてRNAシークエンシング解析を行い、疾患発症に関連する遺伝子セットを網羅的に探索しました（図1）。
また、同定した遺伝子セットと臨床情報を組み合わせた統合解析から（機械学習アルゴリズムの一つであるランダムフォレスト(*4)を適用）、サルコペニア発症予測モデルを構築した結果、歩幅と3つの遺伝子（HERC5, S100A11, FLNA）が最も高い予測精度の実現に貢献しました。これらのバイオマーカーは、BMIを考慮した場合においてもその予測精度は高く維持されたことから、サルコペニア肥満の評価にも有効である可能性が示唆されました（図2）。同定された3つの遺伝子は、筋炎や動脈硬化との関連が報告されており、サルコペニアの発症において炎症が大きな役割を果たしている可能性を改めて示しました。さらに、これらの遺伝子は血中だけでなく、筋肉でも発現していることが本研究で確認されました（図3)。したがって、これらのバイオマーカーはサルコペニアの診断に有効なだけでなく、筋肉量?筋力の低下をきたす疾患であるサルコペニアの病態メカニズムの解明にもつながる可能性が示唆されました。
図1 搁狈础シークエンシング解析の结果
疾患群と健常者群を比较して疾患発症に関连する
遗伝子セットを探索
図2 機械学習モデルの結果 (a)性別、年齢を考慮したモデル (b) 性別、年齢、BMIを考慮したモデル
図3 血液、筋肉での贬贰搁颁5、贵尝狈础、厂100础11の遗伝子発现検証
(a) 血液での発現 (b) 筋肉での発現
今后の展开
研究グループは、分子生物学的アプローチ（搁狈础シークエンシング)解析）を通して、新たなサルコペニア诊断に有効なバイオマーカー候补を同定しました。本研究で同定したバイオマーカーは、従来の临床评価项目を中心としたサルコペニアの诊断に新たな选択肢を提供できるだけでなく、サルコペニアの発症メカニズムの解明やサルコペニア予防の研究等に贡献すると期待されます。
用语説明
*1 RNAシークエンシング(RNA-seq)
次世代型シークエンサーを用いてメッセンジャー搁狈础の配列情报を网罗的に読み取り、得られた配列から遗伝子の発现を测定する。
*2 肥満パラドックス
一般的に肥満は、生活习惯病、认知症などのリスク因子とされるが、死亡リスクの低下が认められる肥満者が観察される。この现象は特に高齢者で多く认められる。
*3 サルコペニア肥満
サルコペニアと肥満が合併した状态を示す。サルコペニア肥満は、运动机能低下のみならず心血管イベントの発症率を高め、よりハイリスクな疾患と认识されている。
*4 ランダムフォレスト
机械学习アルゴリズムの一つで决定木とアンサンブル学习の2つを组み合わせた手法。回帰?分类问题のどちらにも使用でき、ジニ重要度を用いて特徴量の重要度の判断も行うことができる。
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