JP6950952B2

JP6950952B2 - 脳アミロイド血管症の末梢血バイオマーカー

Info

Publication number: JP6950952B2
Application number: JP2017243501A
Authority: JP
Inventors: 秀和冨本; 伸二及川; 正幸前田
Original assignee: Mie University NUC
Current assignee: Mie University NUC
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2021-10-13
Anticipated expiration: 2037-12-20
Also published as: JP2019109172A

Description

本発明は、脳アミロイド血管症（cerebralamyloidangiopathy：CAA）の末梢血バイオマーカー等に関する。

CAAは、大脳皮質と脳血管にアミロイドが堆積することで発症すると言われており、高齢者の非高血圧性脳出血の原因としてよく知られている。その他にも、くも膜下出血、多発性微小出血などの病態を呈することが明らかにされている（非特許文献１〜非特許文献６）。
一方、高齢者の脳には、アルツハイマー病（AD）が発症することが知られている（非特許文献７）。1990年代〜2000年代の初めに、ADのワクチンが開発されていた。動物実験ではアミロイドが脳から消えるという効果が見られたものの、脳炎の副作用が見られたために、開発が断念されてしまった。
CAAは、ADに8割以上の頻度で合併し、認知機能障害の原因となる。CAAの診断には、ボストン診断基準が用いられており、臨床的には2か所以上の皮質下出血やその既往があれば診断される。しかし、ボストン診断基準では、皮質下出血を指標とするため、脳出血前に予防的に介入することが不可能であった。

CAAとADは、重なり合って発症することがあるものの、必ずしも一致することがないので、同じバイオマーカーが使用できるとは言えない（非特許文献８）。日本には、数百万人のAD患者が存在するものの、CAA患者は、それよりもずっと少ない。このため、CAAに着目した研究は、ADよりも少なく、詳細な知見に乏しかった。
医療機器の発達によって、CAAは、高磁場MRIを用いて、（１）脳葉型微小出血（microbleeds; MBs）、（２）円蓋部の脳溝に局在する限局型脳表ヘモジデローシス（cortical superficial siderosis; cSS）、（３）皮質微小梗塞（cortical microinfarct; CMI）の確認といった微細な信号異常を検出することで脳出血発症前に診断可能となった。しかし、この方法は、高精度のMRI撮像装置が必要であるため一般的には困難であった。また、比較的簡易に評価できる血中CAAバイオマーカーという技術自体が存在しなかった。
このように、CAAは脳出血を発症すると重度の神経学的後遺障害を残すことになるため、脳出血の発症前に疾患の診断を行い、予防や早期治療を行えるようにすることが望まれていた。

Arvanitakis Z, Capuano AW, Leurgans SE, Buchman AS, Bennett DA, Schneider JA. The Relationship of Cerebral Vessel Pathology to Brain Microinfarcts. Brain Pathol. 2017 Jan;27(1):77-85. Kida H, Satoh M, Ii Y, Fukuyama H, Maeda M, Tomimoto H. Detection of cerebral amyloid angiopathy by 3-T magnetic resonance imaging and amyloid positron emission tomography in a patient with subcortical ischaemic vascular dementia. Psychogeriatrics. 2017 Jan;17(1):70-72 Ueda Y, Satoh M, Tabei K, Kida H, Ii Y, Asahi M, Maeda M, Sakuma H, Tomimoto H. Neuropsychological Features of Microbleeds and Cortical Microinfarct Detected by High Resolution Magnetic Resonance Imaging. J Alzheimers Dis. 2016 May 7;53(1):315-25. Ii Y, Tomimoto H. Inflammatory cerebral amyloid angiopathy. Brain Nerve. 2015 Mar;67(3):275-85. Tomimoto H. Differential diagnosis and common pathology between Alzheimer's disease and vascular dementia]. Rinsho Shinkeigaku. 2013;53(11):915-8. Ii Y, Maeda M, Kida H, Matsuo K, Shindo A, Taniguchi A, Tomimoto H. In vivo detection of cortical microinfarcts on ultrahigh-field MRI. J Neuroimaging. 2013 Jan;23(1):28-32. 吉丸公子、冨本秀和軽度認知障害の早期発見；SRL宝函 Vol.38, No.2 2017: 38-40 冨本秀和血管性認知症；老年期認知症研究会誌 Vol.19, No.1 2012: 4-7

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、CAAを早期に診断するための末梢血バイオマーカー等を提供することである。

本発明者は、鋭意検討の結果、（１）CAA患者剖検脳において、脳内アミロイドβクリアランスの破綻が示唆される1型患者においてのみ、補体C1,C3が毛細血管に沈着しており、アミロイドβの脳外排出機構の破綻に補体が関与することが示唆されること、（２）MRIで診断されるCAA患者血液では、正常対照に比べて補体C3が特徴的に増加していること、即ち末梢血の補体増加はCAAのバイオマーカーとなることを明らかにすることにより、基本的には本発明を完成するに至った。
こうして、上記目的を達成するための発明に係るCAAを早期に判断するための末梢血バイオマーカーは、被験者から採取した末梢血中の補体C3またはプラスミノーゲン（plasminogen）の濃度であることを特徴とする。このとき、対照者の末梢血中の補体C3またはplasminogenの濃度と比較することが好ましい。更に、比較するときの判断基準が、対照者の末梢血中の補体C3またはplasminogenの濃度の1.5倍以上であることが好ましい。

また、CAAを早期に判断するための検査方法は、被験者から採取した末梢血中の補体C3またはplasminogenの濃度を測定し、対照者の末梢血中の補体C3またはplasminogenの濃度と比較することを特徴とする。このとき、比較するときの判断基準が、対照者の末梢血中の補体C3またはplasminogenの濃度の1.5倍以上であることが好ましい。
本発明において、対照者の末梢血中の補体C3またはplasminogenの濃度は、予め設定された濃度を用いることもできるし、測定時の誤差を含めるために、測定を行う毎に対照者の末梢血中の補体C3またはplasminogenの濃度を測定して用いることもできる。

本発明によれば、脳出血に至る前のCAAを早期に診断するための末梢血バイオマーカー等を提供できる。

従来の高精度MRI診断により、CAAを診断したときの写真図である。(A)限局型脳表ヘモジデリン沈着症（cSS）を示す写真図、(B)脳葉限局型微小出血（Strictly lobar MBs）を示す写真図、(C)皮質微小梗塞(CMS)を示す写真図である。いずれも図中の矢印（A:3ヶ所、B:2ヶ所、C:1ヶ所）が病巣を示す。 CAA剖検脳について、免疫組織学的にアミロイドβ40、アミロイドβ42、apoE及び補体の発現を調べた結果をまとめたグラフである。TypeIは、毛細血管にアミロイド沈着がある場合を示し、apoE、補体（C1q, C3d）が血液に接する毛細血管に共発現していた。TypeIIは、毛細血管にアミロイド沈着を認めない場合を示し、apoE、補体は、ほぼ陰性であった。 CAA剖検脳について、免疫組織化学的に各種分子の発現を確認した結果を示す蛍光写真図である。(A)C3d、(B)ApoE、(C)Collagen IV、(D)Cd3+ApoE、(E)C3d+ApoE+Collagen IVの蛍光を観測したときの結果を示す。Collagen IVは毛細血管のマーカーである。アミロイドβが沈着する毛細血管では、apoE、C3dが共局在していた。 CAA患者末梢血から抽出したタンパク質を二次元電気泳動した後、タンパク質を染色したときの結果を示すゲル写真図である。 AD患者（n=6）、CAA患者（n=5）及びcontrol（n=5）の末梢血中のC3タンパク質濃度を測定した結果を示すグラフである。(A)683, (B)744, (C)756及び(D)1053の結果を示す。 AD患者（n=6）、CAA患者（n=5）及びcontrol（n=5）の末梢血中のプラスミノーゲン（plasminogen）濃度を測定した結果を示すグラフである。

次に、本発明の実施形態について、図表を参照しつつ説明する。本発明の技術的範囲は、これらの実施形態によって限定されるものではなく、発明の要旨を変更することなく、様々な形態で実施できる。
＜試験方法＞
１．CAA患者の剖検脳の検討
従来の方法によって、CAAであると診断された患者の脳（19例）を剖検し、免疫組織化学的に各種分子の発現を調べた。

２．CAA患者のプロテオーム解析
（１）CAA患者に特異的なタンパク質候補の特定
高精度MRI診断技術により、CAA患者を確定診断した後、CAA患者及び対照者から採取した末梢血を用いて、タンパク質を抽出し、二次元電気泳動により両群間で発現量に有意差があるスポットを同定した。
次に、発現量に有意差が認められたスポットについて、飛行時間型質量分析計（TOF-MS）を用いて、タンパク質の種類を特定した。
（２）CAAの末梢血バイオマーカーの特定
上記で特定されたタンパク質について、アルツハイマー（AD)患者、CAA患者及び対照者（control）の間での発現量の相違を調べた。すなわち、合計16名の被験者（AD患者6名、CAA患者5名、control 5名）から末梢血を採取し、各末梢血について、上記２（１）で特定されたタンパク質の発現量を調べた。

＜試験結果＞
CAA患者を確定するために、既存技術である高精度MRIを用いて、CAAを診断した。このときの代表的な結果を図１に示した。従来の方法では、CAAを確定するために、限局型脳表ヘモジデリン沈着症（A）、脳葉限局型微小出血（B）及び皮質微小梗塞（C）のいずれについても特殊な装置と高度な技術的判断を行わなければならなかった。
次に、CAA患者に特異的に発現していると考えられるタンパク質候補を見出すために、CAA剖検脳（19例）について、免疫組織学的に、アミロイドβ40、アミロイドβ42、apoE及び補体の発現を調べた結果を示した（図２）。

グラフ中のTypeIは、毛細血管にアミロイド沈着がある場合を示し、このときapoE、補体（C1q, C3d）が血液に接する毛細血管に共発現していた。TypeIIは、毛細血管にアミロイド沈着を認めない場合を示し、このときapoE、補体は、ほぼ陰性であった。図３には、CAA患者の剖検脳について、免疫組織化学的に、C3d、ApoE及びCollagen IVの発現を確認した結果を示す蛍光写真図を示した。このうち、Collagen IVは毛細血管のマーカーである。アミロイドβが沈着する毛細血管（CAA剖検脳のCollagen IVが確認される部分）では、apoE及びC3dが共局在していることが確認された。

次に、CAA患者の末梢血から抽出したタンパク質を二次元電気泳動した後、タンパク質を染色したときの結果を示した（図４）。対照者（control）から採取した末梢血中のタンパク質を染色したときの結果と比較した結果、図中に矢印で示す5個のタンパク質（スポット437, スポット683, スポット744, スポット756及びスポット1054）は、CAA患者の末梢血中に有意に多く発現されていた。そこで、これら5個のスポットに位置するタンパク質をTOF-MSによって特定したところ、それぞれplasminogen（スポット437）及び補体C3（スポット683, スポット744, スポット756, スポット1053）であることが分かった。

そこで、これら5個のタンパク質について、AD患者、CAA患者及び対照者から採取した末梢血中の濃度を測定した。結果を図５（補体C3（スポット683, スポット744, スポット756, スポット1053））及び図６（plasminogen（スポット437）に示した。図５より明らかなように、末梢血中の補体C3濃度は、control群に比して、CAA群では、いずれも有意に高かった。特に、スポット744では、危険率も小さく（p＜0.01）、平均値として1.5倍以上の相違が認められた。また、補体C3濃度は、AD群とCAA群とでは、ほぼ同等の高値を示した。もともと、CAA患者の大部分はAD患者であることから、末梢血中の補体C3濃度についても同様の推移を示すものと考えられた。このことから、補体C3濃度（特に、スポット683及びスポット1054）については、ADの診断にも有用であることが分かった。

また、図６から明らかなように、末梢血中のplasminogen（スポット437）濃度は、control群に比して、CAA群では、有意に高いことが分かった。
このように本実施形態によれば、末梢血中の補体C3濃度またはplasminogen濃度をバイオマーカーとすることにより、脳出血を発症する前にCAAを診断できることが分かった。こうして、CAAを早期に診断するための末梢血バイオマーカー等を提供できた。

Claims

被験者から採取した末梢血中の補体C3またはプラスミノーゲン（plasminogen）の濃度であることを特徴とする脳アミロイド血管症を早期に判断するための末梢血バイオマーカー。
対照者の末梢血中の補体C3またはプラスミノーゲンの濃度と比較し、1.5倍以上であるか否かを確認する請求項１に記載の末梢血バイオマーカー。
被験者から採取した末梢血中の補体C3またはプラスミノーゲンの濃度を測定し、対照者の末梢血中の補体C3またはプラスミノーゲンの濃度と比較することを特徴とする脳アミロイド血管症を早期に判断するための検査方法。
比較するときの判断基準が、対照者の末梢血中の補体C3またはプラスミノーゲンの濃度の1.5倍以上である請求項３に記載の検査方法。