訳者コメント： サリドマイドと自閉症の話題を提供したRodier先生のグループからのHOX遺伝子に関する報告です．話題のコーナーでは「これまでのところ一部の自閉症での関与が示唆されただけです」とご紹介しております．人のHOX遺伝子は13個，４種（A, B, C, D）があり，HOXA1やHOXB1は，神経系の発達を含む頭部の分化・発達に関与します．HOX遺伝子の組み合わせは，HOXコードと呼ばれ，マスターキー遺伝子を含む転写因子遺伝子カスケード（T-box, Sonic-hedgehog, fibroblast growth factorなど）の各体節における頂点をなし，四肢の形成をはじめ形態的形質を規定していることがよく知られています．HOX遺伝子産物はホメオボックス構造を持つ蛋白で，ホメオボックス構造を持つ遺伝子に含まれるものの中には家族性狭頭症でその異常が同定されたものもあります（MSX2など）．“統計の魔術”的な側面も多分に含んでいますが，沖縄で行われている軽症狭頭症（三角頭蓋）の手術の問題にも関連しており無視できない論文です．統一性がなくていつも申し訳なく思っているのですが，ここではautism spectrum disordersを自閉症スペクトルと訳しました．論文中では自閉症スペクトルとその家族の言語発達遅滞を有症候者と記載しています．強調されているHOXA１のA218G変異はアジア系コントロールでは１例もなく，日本での検討が待たれます．

（概訳）

（まとめ）
家族研究の結果は自閉症スペクトル（autism spectrum disorders）における遺伝素因の重要性を示したが，発現形質としては多様性が存在する．HOXA1とHOXB1は，後脳（hindbrain）の発達に不可欠な遺伝子であるが，この遺伝子の欠損型変異を持つマウスは自閉症的表現形質特性を持っていることが知られていた．しかし，これまで哺乳類においてはこの遺伝子の変異は同定されていなかった．自閉症スペクトルの対象者のゲノムＤＮＡの遺伝子配列を検討し，HOXA1における置換変異とHOXB1における挿入変異がみつかった．両者ともコーディング遺伝子部位の変異であった．56人の自閉症スペクトル者と，166人の親族を検討した．自閉症スペクトルでない対象者は２つのグループに分け，それぞれのグループでこの変異の頻度を算出した．遺伝子型はHardy-Weinberg分布に適合され，また遺伝子伝搬のメンデルの予想値への適合が吟味された．変異の頻度はヨーロッパおよびアフリカ由来の人種においては10−25％であった．Hardy-Weiberg分布から予測されるHOXA1遺伝子型の比率からは有意な偏りが存在し（p=0.005），自閉症スペクトル者においては，遺伝子伝搬におけるメンデルの法則による予想値とは有意な偏りが存在した（P=0.011）．同じ解析でHOXB1には統計的に有意な効果は検出されなかったが，自閉症スペクトル易罹患性において，HOXA1およびHOXB1と性との間に相関が存在した．この結果は自閉症易罹患性におけるHOXA1の重要性を支持し，自閉症スペクトルの病態において早期の脳幹損傷が関与することを示唆する証拠を提供する．

（イントロ）
自閉症スペクトルには，自閉症，アスペルガー症候群，小児期崩壊性障害，特定不能の広汎性発達障害が含まれ，社会的相互関係における障害，コミュニケーション障害，および興味と活動の制限され反復性のパターンを呈する．頻度は1000出生に１人以上で1000人に６人というデータもあり，最も多い先天的異常とされる．その原因は多因子性であることが知られており，遺伝パターンに関する家族研究は遺伝素因の存在を支持している．一卵性双生児における自閉症診断の一致率は少なくとも60％とされ，二卵性一致率は３−６％である．自閉症者の親族においては診断には至らないまでも自閉症的傾向がみられ，いくつかの症候については一卵性一致率が86％，二卵性および兄弟における一致率が15％である．他の障害児の親と比べ自閉症スペクトル児の親には言語に関する症候が有意に多い．また，社会性障害は，一親等および二親等親族で高頻度に報告されている．自閉症スペクトル家系における自閉症軽症例の検討では，Szatmariらが診断単位ではなく家系内の多様性症候形質であることを示した．

妊娠中にサリドマイドに暴露したケースで自閉症が高率にみられるという所見は，自閉症が催奇形性物質によって誘発される可能性を示した．また，自閉症のリスクを高めるもうひとつの催奇形性物質はバルプロ酸（valproic acid）であり，三番目にアルコールを挙げることができる．サリドマイドでは，動眼神経，滑車神経，顔面神経の機能異常を呈し，それぞれのケースは聴力障害と耳の奇形を合併していた．このような所見全ては，サリドマイドの子宮内暴露においては以前から知られていたことである．脳神経機能の異常頻度の増加，聴力障害，耳の奇形などは特発性の自閉症例でも同じ様に報告例があるが重要視されてはいない．しかし，行動学的所見以外のこのような症候は，主な障害の原因になっていようがいまいが，障害の発生時期が胎児ステージのいつなのかを示す証拠となるため自閉症スペクトルの病態を理解するためには非常に重要であろう．

サリドマイド暴露の結果は何千ものケースで検討され，サリドマイドにより誘発される特異的な形態的異常が決定される胎児発達ステージについてもよく知られている．従って，サリドマイド暴露が自閉症を誘発する決定的な時期についても患者の外表奇形から推定することができる．86症例を評価し，15例だけが耳の奇形を持ち後期暴露を意味する四肢の奇形のない症例である．この15例のうち４例が自閉症であった．耳の奇形と四肢の奇形の両者がある自閉症者が１例あったが，これはおそらく反復損傷を意味しているであろう．四肢の奇形のみの患者はいなかった．この結果は自閉症者は全て，受精後20−24日の間に何らかの損傷を受けたことを示す．この時期は神経管が作られる時期で，中枢神経が複数の菱形部（rhombomeres）に分かれている時期である．

中枢神経の発達のこの早期には，形成されている神経細胞はわずかで，ほとんどは目，顔，舌，顎，喉，そして喉頭の動きをコントロールする脳神経の運動神経細胞である．サリドマイドによる自閉症と特発性ケースにおいて共通するいくつかの神経支配の機能障害は，作用時期が耳への効果から想定されることを支持する．なぜならバルプロ酸が誘導する自閉症の場合は耳の奇形が存在するからである．実験的に妊娠早期にバルプロ酸に暴露した動物では，耳の奇形といくつかの脳神経核細胞の減少の両者が報告されている．特発性の自閉症例でよく吟味された報告においては，脳の組織学的検討で，顔面神経核と上オリーブ核（聴覚リレー神経核）の両者がほぼ消失している．脳は橋延髄ジャンクションの部分で短くなっており，このことは発達のより後のステージで消失したというよりも，欠損している構造は形成されなかったことを指している．

人の脳における欠損のパターンは，少なくとも菱形部のひとつ（第五）の発達障害が示唆され，顔面神経核と上オリーブ核の全てがこの部分に由来する．マウスにおいては，発達早期の遺伝子の欠損変異は，同じ様な形態的変化を誘導する．例えば，Hoxa1ノックアウトマウスでは上オリーブ核，滑車神経核，顔面神経核の前部が欠失しており，このことは菱形部の４−６番目の発達障害を示唆する．Hoxa1の機能を欠く動物では内耳，中耳，外耳の奇形が報告されている．Hoxb1ノックアウトマウスでは，詳細は不明であるが，顔面神経核神経細胞のより大きな欠損と顔面表情筋の中枢性機能障害を認めた．Hoxa1とHoxb1は共にショウジョウバエの遺伝子に由来し，マウスにおいては第６染色体と第11染色体上に，人においては第７染色体短腕と第17染色体長腕に位置する．Hoxa1とHoxb1は両方共サリドマイド（自閉症）ケースの暴露時期と同じ神経管形成期にのみ後脳で発現する．この二つの遺伝子は塩基配列と機能の類似性が保たれており，後脳および関連構造の分節化と決定において協調的に作用する．

自然発生のHoxa1変異や，Hoxb1変異は哺乳類ではこれまでは報告されていない．しかし，発達に重要な下位Hox遺伝子変異は，重症な奇形を生じることが人で知られており，Hoxd13の点変異は両側多指や手-足-陰部症候群の原因となることが報告されている．以上のことから，Hoxa1とHoxb1の遺伝子座は自閉症スペクトルの易罹患性マーカーの候補部位である．我々は，人における両遺伝子座の多型を同定し，特にHoxa1が自閉症易罹患性に関連していることが示唆される結果を報告する．

（対象と方法）
発端者が57名．男性46名，女性11名．家族が166名．発端者のうち49名はニューヨーク，ロチェスターのStrong発達障害センターで集められた．その他の８人は米国のいくつかの大学医科センターで同じ方法で同定された．57名全てが白色人種であった．

発端者全員がDSM-IVの自閉症，Asperger症候群，小児期崩壊性障害，特定不能の広汎性発達障害のいずれかの診断基準を満たした．全員が小児自閉症レーティングスケールまたは改定自閉症診断調査票と自閉症診断観察スケジュールで評価された．全例で，診断は少なくとも２人の熟練した臨床家が確認した．

発端者のうち52名は，一親等，二親等あるいは三親等の家族の自閉症スペクトルの人がいるか，または言語発達遅滞を指摘された一親等家族がいる（親に確認）．言語発達遅滞は自閉症の家系でなくても起こりえるが，自閉症スペクトル者の一親等家族に高頻度にみられるため，共通する遺伝的背景が推測されている．言語発達遅滞は典型的な場合医療への相談が行われるため，自閉症の症候（社会的問題，強迫的興味，など）の場合がそうであるのと同様に，家族は自己判断でなく，専門家の診察結果として報告する．発端者のうちの32名は，候補遺伝子の機能に関連した理学所見を呈しており（例えば，esotropia，耳の奇形など），多くは軽症であった．この小奇形の頻度は過去において自閉症で報告された結果と同じ程度である．発端者の中で，72％は精神発達遅滞があり，その81％は男児であった．この値もこれまでに非選択的サンプルで報告されているものと同じである．フェニルケトン尿症，結節性硬化症，自閉症に関連する遺伝子疾患，脆弱Ｘ症候群などは含まれていない．

166人の家族の中で，ＤＮＡサンプルを採取できた対象者のうち，32名は何らかの発達障害（10人は言語発達遅滞，22人は自閉症スペクトル）の診断基準を満たした．このうち23名（14名の男性と9名の女性）は一親等家族で，5人（男性）は二親等，3人（２人の男性１人の女性）は三親等，そして一人の男性は血のつながりのない家族であった．従って，89名の有症候者のうち68名は男性で自閉症スペクトルが男性に多いというこれまでの統計に一致した．２人の自閉症発端者は一卵性双生児の兄弟を持っており，一例の兄弟は広汎性発達障害，もう一例の兄弟は軽症言語発達遅滞で，両者とも有症候者とした．解析上は，この一卵性双生児例は，１件の遺伝イベントとして扱われた．有症候者ではなかった134名の家族のうち，121名（56人の男性と65人の女性）は発端者の一親等家族であり，13名（5人の男性，８人の女性）は発端者の二親等家族であった．

47人の発端者は両親の検討が可能であった．加えて，２家系からは親-有症候者核家族を３セット追加し，HOXA1とHOXB1の両者をタイピングした50セットの核家族の中には，66人の有症候者（59人は自閉症スペクトルのDSM-IV基準を満たし，７人は言語発達遅滞）と，16人は健常者であった．これら50家系の中で２人の有症候者と24人の健常者からは採血できなかった．

その他の対象者：
自閉症スペクトルと診断されていない２つのグループにおいてHOXA1とHOXB1の変異型頻度が検討された．ひとつのグループは北アメリカの５ヶ所の医科センターで集められた血族関係のない119人の成人で，遅発性神経障害の患者の配偶者または血のつながっていない家族である．性と民族構成は不明であるが，多くはおそらく白人である．二つ目はCoriel民族差パネルにおける９つの異なる民族から10人ずつを検討したグループである．

HOXA1とHOXB1の対立遺伝子多型の検出：
文書での承諾を得，大学施設監査委員会の認可のもとに，採血が行われた．ＤＮＡは血液から白血球を分離し，細胞膜破壊後フェノール・クロロフォルム法で抽出された．固定された脳組織からのＤＮＡ抽出にはQiagen社のキットを用いた．

HOXA1とHOXB1の第１エクソンはPCR増幅され，HOXA1のPCR産物は661-bp，HOXB1のPCR産物は576-bpである．PCR産物は1％アガロースゲル上に泳動され同定され，その後塩基配列を過去のコントロールや報告されている塩基配列と比較検討した．シークエンスゲル上でヘテロ状態の２つの多型が確認され，父親由来の配列と母親由来の配列を別々にクローニングするためにblunt-endクローニング法を用いた．

HOXA1とHOXB1の第１エクソン内にある変異は，制限酵素切断部位と一致していたため，PCR産物を酵素処理することにより区別可能であった．それぞれの対立遺伝子で少なくとも50サンプルをシークエンシングと酵素処理の両方で検討し，両者の結果が一致することを確認した．その他の検体はPCR酵素法のみで検討した．

（研究デザインと分析）
対立遺伝子変異の頻度は全対象グループで評価された．自閉症の診断を受けていないコントロールグループ（２グループ）では，北アメリカおよび世界におけるこの変異の分布を検討した．発端者と家族では，Hardy-Weinberg分布（２つの対立遺伝子，自由度１）での３つの遺伝子型への適合をかい二乗法にて評価した．自閉症スペクトルが子供である核家族のデータでは次の３つを検討した．(1)ヘテロの両親から有症候者への伝播と健常者への伝播がメンデルの法則に従うか．(2)父親からの伝播と母親からの伝播の比率はどうか．(3)遺伝子伝播比率に性差があるか．結果はかい二乗法で検定した．

（結果）

変異の検出：
HOXA1においては，ヒスチジン反復部の218番目の塩基がアデニンの変わりにグアニンに置換した変異が見つかった（A218G）．73番目の位置でヒスチジン反復部中のひとつのヒスチジンコドンがアルギニンになる変異もあり，この変異とA218Gを持つHOXA1を含むＰＡＣシークエンスを遺伝子バンクに登録した．ある発端者のいとこの有症候者とその父親においては，Ａ218Ｇに加えヒスチジン反復部が３コドン欠如していた．

HOXB1では第88番目の塩基の後に９つの塩基の挿入変異（ヒスチジン-セリン-アラニン）が見つかった．この挿入変異がある全例では２つの変異が加わっていた（Ａ315Ｔ，Ｇ456Ａ）．

これらの変異は突然変異ではなく，親から伝播したものであることが確認された．

対象群における対立遺伝子遺伝子型頻度：
HOXA1の218番目の塩基の従来型をＡ，変異型（A218G）をGとすると，この部分の遺伝子型は，A/A，A/G，G/Gの３つである．ヨーロッパまたはアフリカ由来の民族においてこの変異型が多かった．アジア由来の民族においては30例検討したが，この変異型は一人もいなかった．各グループにおける頻度は57人の発端者で0.202，有症候者家族32人で0.203，健常家族134人で0.164，コントロールグループで0.109であった．

自閉症スペクトル発端者においては，HOXA1遺伝子型におけるHardy-Weinberg分布からの優位な偏移が存在した（p=0.005）．有症候家族および健常家族の両方でヘテロタイプの小さな増加とホモタイプの大きな減少が観察された．ホモタイプ（G/G)はコントロール群にもなく，また民族パネル群（各民族10例）でも一例もなかった．このことは自閉症スペクトルでない人々においてもG/G型は存在しない可能性を示唆する．

またHOXB1における挿入変異もヨーロッパまたはアフリカ由来の民族で高頻度であった．＋を従来型，挿入変異をINSと表記すると，＋/＋，＋/INS，INS/INSの３つの遺伝子型があるが，ヘテロ型（＋/INS）はアジア由来民族では30人中一人のみであった．INS対立遺伝子の頻度は57例の発端者で0.254，31人の有症候家族で0.307（HOXA1で変異型であった一人がHOXB1では変異型でなかった），134人の健常一親等または二親等家族では0.224，コントロール群では0.218であった．

Hardy-Weinberg分布では，HOXB1遺伝子型は統計的に有意な偏りはなかったが，自閉症スペクトル発端者の健常家族においてヘテロ型が少し多い傾向があった（p＝0.065）．

遺伝子伝播解析：
50例の核家族の中に，68人の有症候者（50人の男性と18人の女性）と40人の健常者（兄弟：13人の男性と37人の女性）が含まれていた．HOXA1に関しては，自閉症スペクトル群においてヘテロ型（A/G）が少し増え，ホモ型（G/G）がかなり減っているわけだが，メンデルの法則に従った分離を基盤にした予想と，分離交配の48例についてヘテロとホモの数を比較した．30例の分離交配の子供である40人の有症候者の中で，28例のヘテロと12例のホモが存在し，予想値は20例と20例であった（p＝0.011）．分離交配の健常者８名では，予想値（４例と４例）と同じであった．

HOXA1のヘテロ型母とヘテロ型父の数に有意差なし．母親と父親における遺伝子型頻度を基盤としたランダムな予想値からの有意な違いはそれぞれの交配型頻度には見られなかった．HOXA1のヘテロ型（A/G）父は，Ａ/Ａ型父（46/61）に比べて有症候児を持つ頻度が高いけれども（20/21），HOXA1遺伝子型を調べていない26例を加えるとＡ/Ｇ型の父から20/31，Ａ/Ａ型の父から48/77となり違いはほぼない．Ａ/Ｇ型の母親からは26/46，Ａ/Ａ型の母親からは42/62という割合であった．