medRxiv-2024-PSP-GWAS-1

まだプレプリントだけど、驚いたので早めに書き留めておきます。

進行性核上性麻痺 (Progressive supranuclear palsy, PSP) 。

60-70歳くらいに多い、進行性の認知症、眼球運動障害、体幹部に強い筋強剛、強い姿勢反射障害などをきたし、発症から7-9年くらいで死に至る事が一般的です [1, 2]

病理学的には、一次性タウオパチーに分類され、4Rタウで構成される凝集体が、主に基底核や小脳歯状核などの神経細胞やアストロサイトに蓄積することが特徴で、アストロサイトのタウ病変はその形態からtufted astrocyteと呼ばれています [3, 4]

PSPが発症する原因は不明ですが、これまで、タウ蛋白をコードする遺伝子MAPTをカバーする、クロモソーム17q21.31のH1/H2ハプロタイプを持つと、PSPの発症率が5.6倍高くなる事が知られていました [5]

また他にも、KANSL1, PLEKMHL1や [6]、中規模サイズのゲノムワイド関連解析(Genome Wide Association Study, GWAS)で、STX6, EIF2AK3, MOBP, SLCO1A2, DUSP10, RUNX2, LRRK2などの遺伝子変異がリスクとなる可能性も報告されてきました [7, 8, 9, 10]

今回、1,718人のPSP症例を含む大規模GWAS解析で、既知の遺伝子の他、新たに6つのPSP関連新規遺伝子変異を同定しました [11]

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PSPのGWAS解析

PSPの新規リスク遺伝子

彼らは、

  • PSP-NIH-CurePSP-Tau
  • PSP-CurePSP-Tau
  • PSP-UCLA
  • and AMPAD-MAYO

のコホートと、アルツハイマー病 (Alzheimer's disease, AD) のGWAS解析のコホート [12] のデータをもとに、

  • PSP症例 1,718例
    • 剖検確定症例 1,441例
    • 臨床診断 277例
  • 対照群 944例

の遺伝子を調べました。

結果、既知の遺伝子

  • MAPT
  • MOBP
  • STX6
  • SLCO1A2
  • DUSP10
  • SP1

の他、新規遺伝子

  • APOE
  • FCHO1/MAP1S
  • KIF13A
  • TRIM24
  • ELOVL1
  • TNXB

が同定されました。

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APOE2はPSPのリスク

これらの新規遺伝子の中で、APOEは、ADのリスクとなる「APOE ε4」ではなく、保護的に働く「APOE ε2」を持っているとPSPになりやすい、という事がわかりました。

APOE ε2遺伝子をホモ接合体で持っている場合、PSPになるオッズ比は、なんと4.41倍 (APOE ε2 ハプロタイプのPSPリスク:P = 9.57 × 10-16, β = 0.87, MAF = 0.06)。

 

また、APOE ε2とは逆に、ADの最大のリスク多型APOE ε4は、逆にPSPには保護的に働くようです(P = 5.71 × 10-18, β = −0.60, MAF = 0.16)。

My View

今回、約1,700人のPSP患者さんを含むGWAS解析で、新たに6つのリスク遺伝子が同定されました。

とりあえずAPOE2に驚いたので、プレプリントの段階ですがまとめておきました。

ただ実は、かなり前に日本からAPOE2のPSPリスクについて報告されていたようです [13]

また5年前にも、APOE2はPSPやCBDといったプライマリータウオパチーのリスクであると報告されていました [14]

APOE2はADには保護的だけど、III型脂質異常症になりやすいし、PSP/CBDにはなりやすいし……なんでもうまくいくわけではないんですね。

References

  1. Lukic MJ, Respondek G, Kurz C, Compta Y, Gelpi E, Ferguson LW, Rajput A, Troakes C; MDS-endorsed PSP study group; van Swieten JC, Giese A, Roeber S, Herms J, Arzberger T, Höglinger G. Long-Duration Progressive Supranuclear Palsy: Clinical Course and Pathological Underpinnings. Ann Neurol. 2022 Oct;92(4):637-649. doi: 10.1002/ana.26455. Epub 2022 Aug 12. PMID: 35872640.
  2. Ali F, Martin PR, Botha H, Ahlskog JE, Bower JH, Masumoto JY, Maraganore D, Hassan A, Eggers S, Boeve BF, Knopman DS, Drubach D, Petersen RC, Dunkley ED, van Gerpen J, Uitti R, Whitwell JL, Dickson DW, Josephs KA. Sensitivity and Specificity of Diagnostic Criteria for Progressive Supranuclear Palsy. Mov Disord. 2019 Aug;34(8):1144-1153. doi: 10.1002/mds.27619. Epub 2019 Feb 6. PMID: 30726566; PMCID: PMC6688972.
  3. Kovacs GG, Lukic MJ, Irwin DJ, Arzberger T, Respondek G, Lee EB, Coughlin D, Giese A, Grossman M, Kurz C, McMillan CT, Gelpi E, Compta Y, van Swieten JC, Laat LD, Troakes C, Al-Sarraj S, Robinson JL, Roeber S, Xie SX, Lee VM, Trojanowski JQ, Höglinger GU. Distribution patterns of tau pathology in progressive supranuclear palsy. Acta Neuropathol. 2020 Aug;140(2):99-119. doi: 10.1007/s00401-020-02158-2. Epub 2020 May 7. PMID: 32383020; PMCID: PMC7360645.
  4. Hauw JJ, Daniel SE, Dickson D, Horoupian DS, Jellinger K, Lantos PL, McKee A, Tabaton M, Litvan I. Preliminary NINDS neuropathologic criteria for Steele-Richardson-Olszewski syndrome (progressive supranuclear palsy). Neurology. 1994 Nov;44(11):2015-9. doi: 10.1212/wnl.44.11.2015. PMID: 7969952.
  5. Stamelou M, Respondek G, Giagkou N, Whitwell JL, Kovacs GG, Höglinger GU. Evolving concepts in progressive supranuclear palsy and other 4-repeat tauopathies. Nat Rev Neurol. 2021 Oct;17(10):601-620. doi: 10.1038/s41582-021-00541-5. Epub 2021 Aug 23. PMID: 34426686.
  6. Wen Y, Zhou Y, Jiao B, Shen L. Genetics of Progressive Supranuclear Palsy: A Review. J Parkinsons Dis. 2021;11(1):93-105. doi: 10.3233/JPD-202302. PMID: 33104043; PMCID: PMC7990399.
  7. Cooper YA, Teyssier N, Dräger NM, Guo Q, Davis JE, Sattler SM, Yang Z, Patel A, Wu S, Kosuri S, Coppola G, Kampmann M, Geschwind DH. Functional regulatory variants implicate distinct transcriptional networks in dementia. Science. 2022 Aug 19;377(6608):eabi8654. doi: 10.1126/science.abi8654. Epub 2022 Aug 19. PMID: 35981026.
  8. Höglinger GU, Melhem NM, Dickson DW, Sleiman PM, Wang LS, Klei L, Rademakers R, de Silva R, Litvan I, Riley DE, van Swieten JC, Heutink P, Wszolek ZK, Uitti RJ, Vandrovcova J, Hurtig HI, Gross RG, Maetzler W, Goldwurm S, Tolosa E, Borroni B, Pastor P; PSP Genetics Study Group; Cantwell LB, Han MR, Dillman A, van der Brug MP, Gibbs JR, Cookson MR, Hernandez DG, Singleton AB, Farrer MJ, Yu CE, Golbe LI, Revesz T, Hardy J, Lees AJ, Devlin B, Hakonarson H, Müller U, Schellenberg GD. Identification of common variants influencing risk of the tauopathy progressive supranuclear palsy. Nat Genet. 2011 Jun 19;43(7):699-705. doi: 10.1038/ng.859. PMID: 21685912; PMCID: PMC3125476.
  9. Sanchez-Contreras MY, Kouri N, Cook CN, Serie DJ, Heckman MG, Finch NA, Caselli RJ, Uitti RJ, Wszolek ZK, Graff-Radford N, Petrucelli L, Wang LS, Schellenberg GD, Dickson DW, Rademakers R, Ross OA. Replication of progressive supranuclear palsy genome-wide association study identifies SLCO1A2 and DUSP10 as new susceptibility loci. Mol Neurodegener. 2018 Jul 9;13(1):37. doi: 10.1186/s13024-018-0267-3. PMID: 29986742; PMCID: PMC6038352.
  10. Chen JA, Chen Z, Won H, Huang AY, Lowe JK, Wojta K, Yokoyama JS, Bensimon G, Leigh PN, Payan C, Shatunov A, Jones AR, Lewis CM, Deloukas P, Amouyel P, Tzourio C, Dartigues JF, Ludolph A, Boxer AL, Bronstein JM, Al-Chalabi A, Geschwind DH, Coppola G. Joint genome-wide association study of progressive supranuclear palsy identifies novel susceptibility loci and genetic correlation to neurodegenerative diseases. Mol Neurodegener. 2018 Aug 8;13(1):41. doi: 10.1186/s13024-018-0270-8. PMID: 30089514; PMCID: PMC6083608.
  11. Jabbari E, Koga S, Valentino RR, Reynolds RH, Ferrari R, Tan MMX, Rowe JB, Dalgard CL, Scholz SW, Dickson DW, Warner TT, Revesz T, Höglinger GU, Ross OA, Ryten M, Hardy J, Shoai M, Morris HR; PSP Genetics Group. Genetic determinants of survival in progressive supranuclear palsy: a genome-wide association study. Lancet Neurol. 2021 Feb;20(2):107-116. doi: 10.1016/S1474-4422(20)30394-X. Epub 2020 Dec 17. PMID: 33341150; PMCID: PMC7116626.
  12. Hui Wang, Timothy S Chang, Beth A Dombroski, Po-Liang Cheng, Vishakha Patil, Leopoldo Valiente-Banuet, Kurt Farrell, Catriona Mclean, Laura Molina-Porcel, Alex Rajput, Peter Paul De Deyn, Nathalie Le Bastard, Marla Gearing, Laura Donker Kaat, John C Van Swieten, Elise Dopper, Bernardino F Ghetti, Kathy L Newell, Claire Troakes, Justo G de Yébenes, Alberto Rábano-Gutierrez, Tina Meller, Wolfgang H Oertel, Gesine Respondek, Maria Stamelou, Thomas Arzberger, Sigrun Roeber, Ulrich Müller, Franziska Hopfner, Pau Pastor, Alexis Brice, Alexandra Durr, Isabelle Le Ber, Thomas G Beach, Geidy E Serrano, Lili-Naz Hazrati, Irene Litvan, Rosa Rademakers, Owen A Ross, Douglas Galasko, Adam L Boxer, Bruce L Miller, Willian W Seeley, Vivanna M Van Deerlin, Edward B Lee, Charles L White III, Huw Morris, Rohan de Silva, John F Crary, Alison M Goate, Jeffrey S Friedman, Yuk Yee Leung, Giovanni Coppola, Adam C Naj, Li-San Wang, PSP genetics study group, Dennis W Dickson, Günter U Höglinger, Gerard D Schellenberg, Daniel H Geschwind, Wan-Ping Lee. Whole-Genome Sequencing Analysis Reveals New Susceptibility Loci and Structural Variants Associated with Progressive Supranuclear Palsy. medRxiv 2023.12.28.23300612; doi: https://doi.org/10.1101/2023.12.28.23300612
  13. Beecham GW, Bis JC, Martin ER, Choi SH, DeStefano AL, van Duijn CM, Fornage M, Gabriel SB, Koboldt DC, Larson DE, Naj AC, Psaty BM, Salerno W, Bush WS, Foroud TM, Wijsman E, Farrer LA, Goate A, Haines JL, Pericak-Vance MA, Boerwinkle E, Mayeux R, Seshadri S, Schellenberg G. The Alzheimer's Disease Sequencing Project: Study design and sample selection. Neurol Genet. 2017 Oct 13;3(5):e194. doi: 10.1212/NXG.0000000000000194. PMID: 29184913; PMCID: PMC5646177.
  14. Sawa A, Amano N, Yamada N, Kajio H, Yagishita S, Takahashi T, Oda M, Arai N, Ikeda K, Tadokoro M, Matsushita M. Apolipoprotein E in progressive supranuclear palsy in Japan. Mol Psychiatry. 1997 Jul;2(4):341-2. doi: 10.1038/sj.mp.4000285. PMID: 9246676.
  15. Zhao N, Liu CC, Van Ingelgom AJ, Linares C, Kurti A, Knight JA, Heckman MG, Diehl NN, Shinohara M, Martens YA, Attrebi ON, Petrucelli L, Fryer JD, Wszolek ZK, Graff-Radford NR, Caselli RJ, Sanchez-Contreras MY, Rademakers R, Murray ME, Koga S, Dickson DW, Ross OA, Bu G. APOE ε2 is associated with increased tau pathology in primary tauopathy. Nat Commun. 2018 Oct 22;9(1):4388. doi: 10.1038/s41467-018-06783-0. PMID: 30348994; PMCID: PMC6197187.
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