本研究では、vaccinia-related kinase 1(VRK1)遺伝子のホモ接合型c.1124G>A変異によって引き起こされた、成人発症の遠位遺伝性運動ニューロパチー(dHMN)を呈する中国人の近親婚家系について報告します。これらの知見は、中国人集団におけるVRK1関連dHMNの臨床的表現型および遺伝学的スペクトラムを拡大させるものです。
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症例報告
* These authors contributed equally
本研究では、vaccinia-related kinase 1(VRK1)遺伝子のホモ接合型c.1124G>A変異によって引き起こされた、成人発症の遠位遺伝性運動ニューロパチー(dHMN)を呈する中国人の近親婚家系について報告します。これらの知見は、中国人集団におけるVRK1関連dHMNの臨床的表現型および遺伝学的スペクトラムを拡大させるものです。
本研究は、VRK1変異によって引き起こされる遠位遺伝性運動ニューロン疾患(dHMN)の家系における臨床表現型、神経生理学的特性、および遺伝子変異の病原性を分析し、本疾患の臨床診断および遺伝カウンセリングを支持する根拠を提供することを目的とした。我々は、VRK1遺伝子のホモ接合型c.1124G>A変異に起因するdHMNを呈した中国人の近親婚家系について報告する。発端者の臨床データおよび電気生理学的データを収集した。変異部位を特定するために全エキソーム解析(WES)およびサンガーシーケンシングによる検証を行い、米国医学遺伝学・ゲノミクス学会/分子病理学会(ACMG/AMP)のガイドラインに従って病原性の解釈を行った。発端者は24歳の男性で、2年前から進行性の下肢遠位部の筋力低下と萎縮が出現し、上肢の細身化を伴っていたが、感覚障害は認められなかった。電気生理学的検査では、上下肢両方の運動神経において複合筋活動電位(CMAP)振幅の低下が認められ、末梢性の神経原性損傷が示された一方、感覚神経伝導は正常であった。遺伝子検査により、VRK1遺伝子にホモ接合型のc.1124G>A (p.Trp375Ter)変異が検出された。両親および姉たちはヘテロ接合体キャリアであり、家系は常染色体劣性遺伝の形式に一致していた。ACMGガイドラインに基づき、この変異は病原性と分類された(根拠:PVS1, PM2, PP1)。ホモ接合型のVRK1 c.1124G>A変異は、一部の遺伝子データベースで注釈されている橋小脳低形成症1A型(PCH1A)ではなく、成人発症のdHMNを引き起こす。本家系は、上肢の細身化および上下肢両方における広範なCMAP振幅の低下を含む特徴的な表現型を呈しており、これにより中国人群におけるVRK1関連dHMNの臨床的および遺伝的なスペクトラムが拡張された。
遠位遺伝性運動ニューロパチー(dHMN)は、下位運動ニューロンおよびその軸索の長さに依存した変性という病理学的特徴を持つ、遺伝的に不均一な遺伝性末梢神経系疾患のグループである。臨床的に、患者は四肢遠位筋の進行性の筋力低下と萎縮を呈するが、多くの場合、感覚機能は大部分が保持される1。初期症状は通常、足趾屈曲の筋力低下や、下腿三頭筋および足底内在筋の萎縮など、下肢遠位部に現れ、疾患の進行に伴い、手の骨間筋や母指球筋・小指球筋へと徐々に拡大する2。遺伝形式はサブタイプによって異なり、常染色体優性形式と常染色体劣性形式の両方が報告されている。現在までに50以上の病原性遺伝子がdHMNに関連していることが分かっているが、罹患者の半数以上では依然として根本的な遺伝的原因が特定されていない3。
顕著な遺伝的異質性と他の神経筋疾患との広範な表現型上の重複があるため、臨床評価のみに基づいたdHMNの診断はしばしば信頼性に欠けます4。臨床的な表現型解析から候補遺伝子のシーケンシングへと進む従来の段階的な診断アプローチは非効率的であり、特に孤発性または表現型が非定型な症例では診断率が低くなります1,2。ターゲット遺伝子パネルはより費用対効果の高い代替案となりますが、あらかじめ定義された遺伝子リストに制約され、稀な病原性変異や新規の病原性変異を見落とす可能性があります。全ゲノムシーケンシングは最も包括的なゲノムカバレッジを提供しますが、日常的な臨床現場では、高コスト、解析期間の長期化、および意義不明な変異(VUS)が大量に検出されることが制限となります5。本研究では、体系的な臨床評価、神経生理学的検査、全エキソームシーケンシング(WES)、および家系内分離解析を組み合わせた統合的な診断フレームワークを採用しました。神経生理学的検査は、純粋な運動末梢神経への関与を確認し、神経損傷の分布を明確にすることで、鑑別診断を絞り込むのに役立ちます。WESにより、既知のすべてのdHMN関連遺伝子の同時解析、潜在的な新規病原性変異の検出、およびその後の家系内分離解析が可能となり、これにより良性の偶発的な変異をさらに排除し、候補変異の病原性の根拠を強化することができます。これにより、診断率、コスト、および解釈可能性の間で実用的なバランスを実現しています。
vaccinia-related kinase 1 (VRK1) 遺伝子は、核内シグナル伝達およびDNA損傷修復経路に関与するセリン/スレオニンキナーゼをコードしており、その生理的機能はニューロンの恒常性と生存性の維持に不可欠である6。VRK1の病原性変異は、小頭症、重度の筋緊張低下、および深刻な運動発達遅滞を特徴とする乳児期発症の橋小脳形成不全1A型(PCH1A)、遠位肢への影響が主となる成人発症のdHMN、および遺伝性痙性対麻痺(HSP)や筋萎縮性側索硬化症(ALS)様表現型を含むより稀な提示など、幅広い臨床スペクトラムを引き起こす7,8,9。特に、VRK1におけるホモ接合型 c.1124G>A (p.Trp375Ter) ナンセンス変異は、一貫した常染色体劣性遺伝を示す複数の独立したdHMN家系で記録されており、dHMNとの確立された因果関係が支持されている10。この変異は VRK1 のC末端コーディング領域に早期終止コドンを導入し、切断タンパク質の産生またはナンセンス変異依存性mRNA分解の活性化を通じて、タンパク質の機能喪失を引き起こすと予測される。この特定の変異について正確な病理学的メカニズムは機能的に検証されていないが、VRK1キナーゼ活性の低下がニューロンのDNA修復および細胞内シグナル伝達カスケードを阻害し、それによって運動ニューロンの変性とdHMNの発症に寄与するという仮説が立てられている。
臨床現場では、以下のシナリオにおいてVRK1遺伝子検査を優先的に行うべきである:感覚が保持されており、長さに依存した遠位運動弱化および萎縮を呈する臨床的にdHMNが疑われる患者(特に常染色体劣性遺伝の家族歴があるか、成人期に発症した症例)、原因不明の遠位運動ニューロパチーを呈する近親婚家系の個人、他の既知の遺伝性疾患に起因しない中枢神経系および末梢神経系の重複症状を持つ患者、および一般的な病原性遺伝子変異が陰性であるdHMNまたはシャルコー・マリー・トゥース病2型(CMT2)の症例11,12。この診断アプローチには、いくつかの重要な限界があることを認識しておく必要がある。第一に、VRK1関連dHMNは、脊髄性筋萎縮症(SMA)、CMT2、HSP、および早期ALSを含む他の神経筋疾患と表現型が大幅に重複しており、診断の誤分類につながる可能性がある。第二に、希少なVRK1変異の解釈は依然として困難である。なぜなら、ほとんどの変異で機能的な検証がなされておらず、in silico予測ツールに大きく依存しているため、一部の変異において病原性の分類が不確実な結果となるからである。第三に、単一家系の研究であるため、本知見の汎用性は限られており、遺伝子型と表現型の相関については、より大規模な患者コホートでのさらなる確認が必要である。
現在、中国人の集団におけるVRK1関連dHMNの報告は依然として少なく、本疾患の完全な表現型の不均一性と臨床的特徴はまだ十分に解明されていません。本研究では、VRK1遺伝子のホモ接合型c.1124G>A変異によって引き起こされたdHMNを呈する中国人の近親婚家系について報告します。臨床的、電気生理学的、および遺伝学的所見を統合することで、この家系の表現型および遺伝型的な特徴を明らかにし、VRK1関連dHMNの正確な臨床診断および遺伝カウンセリングを支援するための参照データを提供します。
症例提示:
発端者(III₁)は、貴州省畢節市出身の24歳男性で、いとこ同士の親から生まれました。3世代にわたる家系図を図1に示します。これは常染色体劣性遺伝形式と一致しています。II₁およびII₂(発端者の両親)は、ともにVRK1 c.1124G>A変異のヘテロ接合体キャリアであり、無症状でした。発端者(III₁)はこの変異のホモ接合体であり、臨床症状を呈していました。III₂およびIII₄(発端者の姉)はヘテロ接合体キャリアであり、臨床的表現型は認められませんでした。III₃(発端者の三女の姉)は幼少期に養子に出されており、同様の下肢筋力低下と筋萎縮が報告されましたが、遺伝学的な確認は得られていません。
臨床症状
主訴:2年前から進行する両下肢の筋力低下および萎縮。
現病歴:2年前、患者は明らかな誘因なく、下肢遠位部の無痛性の筋力低下を発現した。平地での歩行時に転びやすいと報告したが、介助なしでしゃがみ込むことや立ち上がることができた。患者および家族により、膝下からの漸次的な脚の痩せが認められた。また、幼少期より運動耐容能が低く、走行や跳躍が困難であったことを報告した。四肢に感覚麻痺、疼痛、温度感覚障害はなく、明らかな上肢の筋力低下や球麻痺症状は見られなかった。知能は正常であり、理容師として自立して就労していた。
神経学的検査
筋力(MRCスケール):股関節屈曲 5/5、膝関節伸展 4+/5、足関節背屈 4/5、足関節底屈 3+/5(両側);上肢近位筋 5/5、手関節伸展 4+/5、手指屈曲 4/5、手内在筋 4/5(両側)。
筋緊張: 四肢すべてにおいて正常。緊張の亢進および低下は認められない。
筋肉量:下肢遠位筋(腓腹筋、前脛骨筋、および足内在筋)に明らかな萎縮が認められた(図2A)。上肢は細く、手内在筋に軽度の萎縮が見られた(図2B)。
線維束性収縮: 四肢および体幹の筋肉に目視可能な線維束性収縮は認められなかった。
腱反射:上肢の反射は低下しており、下肢の腱反射(膝蓋腱反射およびアキレス腱反射)は両側とも消失していました。
病的反射:両側バビンスキー徴候およびチャドック徴候は陰性であった。
感覚検査:すべての肢において、表在感覚(痛覚、触覚、温度覚)および深部感覚(振動覚、位置覚)は正常であった。
協調運動: 指鼻試験および踵膝脛試験は、両側とも正常であった。
脳神経: 瞳孔は等大で対光反射あり。外眼筋運動は正常。顔面の対称性に異常なし。口蓋挙上は正常。舌の運動は正常で、萎縮や線維束性収縮は認められない。嚥下困難および構音障害はなし。
歩行: 両側性の継歩行
補助的検査:血清クレアチンキナーゼ(CK)、ビタミンB₁₂値、および甲状腺機能検査(TSH、FT3、FT4)はすべて正常基準範囲内であった。
神経画像診断:本症例では、頭部および脊髄の磁気共鳴画像法(MRI)は実施されなかった。
鑑別診断
PCH1A:除外。患者は成人発症であり、小頭症、低緊張、小脳異形成、または発達遅滞を認めず、これらは典型的な乳児期PCH1Aの表現型とは一致しなかった。
SMA: 除外。患者は成人発症であり、純粋に遠位部のみに症状が見られ、近位肢の筋力は正常であった。SMAに典型的な近位優位の筋力低下パターンは認められなかった。
CMT2:神経生理学的検査により除外されました。患者は純粋に運動神経のみに障害があり、感覚神経活動電位は完全に正常であったため、CMT2の診断基準を満たしませんでした。
ALS:除外。上位運動ニューロンの関与はなく、球麻痺症状および頚部または球部支配筋の線維束束性収縮も認められなかった。純粋に遠位部のみに症状が現れる慢性進行性の経過は、ALSとしては非典型的であった。
HSP:除外。患者に痙性、腱反射亢進、および病的徴候は認められず、純粋に下位運動ニューロンの障害であった。
ケネディ病(脊髄球麻痺性筋萎縮症、SBMA):除外。球麻痺症状はなく、口囲の線維束性収縮も認められず、内分泌学的徴候もなかった。また、遺伝形式がX連鎖遺伝と一致しなかった。
診断、評価、および計画
診断
1. dHMN、VRK1 遺伝子のホモ接合性病原性変異 c.1124G>A (p.Trp375Ter) により確認(常染色体劣性遺伝)。
2. 主に下肢遠位部を侵す、純粋な運動ニューロン軸索性末梢ニューロパチー。
評価
患者は、感覚機能が保持された状態で、緩徐に進行する遠位肢の運動機能低下および筋萎縮を呈しており、これはVRK1関連dHMNの典型的な成人発症表現型と一致していました。
神経生理学的所見により、感覚神経伝導は正常である一方でびまん性の運動軸索損傷が認められ、純粋運動ニューロパチーであることが裏付けられた。
今回の受診時の疾患重症度は軽度から中等度であり、患者は歩行可能で、日常生活を自立して行うことができ、球麻痺や呼吸器への影響は見られませんでした。
家系図から常染色体劣性遺伝であることが示され、ヘテロ接合体の保因者は無症状のままでした。
管理およびフォローアップ計画
1. 対症療法:歩行の安定性を向上させ、転倒による外傷を防止するために足継手装具(AFO)を処方する。関節可動域を維持し、拘縮を防止するための個別の筋力トレーニングおよびストレッチプログラムについて、リハビリテーション科に紹介する。
2. 定期的なフォローアップ: 疾患の進行をモニタリングするため、神経伝導速度検査の反復を含む年次の神経学的評価を計画します。
3. 遺伝カウンセリング: 発端者および家族に対し、再発リスク、生殖計画の選択肢、およびリスクのある親族に対する発症前遺伝学的検査について、詳細な遺伝カウンセリングを行う。
4. 患者への指導:神経毒性のある薬剤の使用および過度の疲労を避けるよう指導し、疾患に伴う不安を解消するための心理的サポートを提供します。
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本研究は、雲南省中医院倫理委員会の承認を得て実施されました(承認番号:YYLW-2026-006)。登録に先立ち、発端者および参加したすべての家族構成員から書面によるインフォームドコンセントを得ました。
1. 被験者の準備および臨床評価
2. 神経生理学的検査
3. 末梢血サンプルの採取およびゲノムDNA抽出
4. 全エキソームシーケンシング
5. バイオインフォマティクス解析およびバリアントフィルタリング
6. サンガーシーケンシングによる検証および家系内分離解析
7. 変異の病原性分類と診断の確定
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遺伝学的所見
発端者に対してWESを実施したところ、ターゲット領域の平均深度は112 ×であった。ターゲット塩基の98.7%が10 ×以上の深度でカバーされ、96.2%が20 ×以上の深度でカバーされていた。バリアントのフィルタリングおよび優先順位付けの結果、VRK1 gene(転写産物 NM_003384.3、ゲノムビルド GRCh37/hg19)におけるホモ接合型ナンセンスバリアント c.1124G>A (p.Trp375Ter) が候補となる病原性バリアントとして同定された。
サンガーシーケンシングにより、発端者がホモ接合体変異を保有していることが確認され(図3A)、父親(図3B)および母親(図3C)はヘテロ接合体キャリアであった。姉妹のバリデーション結果は外部機関から得られたものであり...
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本研究では、臨床的フェノタイピング、神経生理学的検査、WES、および家系内分離解析を組み合わせた統合的な診断ワークフローを適用し、成人発症のdHMNを呈した中国人の近親婚家系において、ホモ接合体のVRK1 c.1124G>A病原性バリアントを同定しました。この家系の解析により、VRK1関連疾患の表現型スペクトラムが拡大し、中国集団におけるdHMN診断の参照データが得られました。
診断ワークフローにおける方法論的な検討事項
VRK1関連dHMNの診断ワークフローは、参加者の準備と臨床的フェノタイピングから始まり、神経生理学的検査、生体試料の採取、ゲノムシーケンシング、バリアントの検証、そして最終的な診断確定へと順次進められます。結果の信頼性を確保するため、各解析段階に品質管理チェックポイントが組み込まれています。
診断プロセスの信頼性に直接影響を与える、いくつかの重要な方法論的ステップがある。神経...
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著者らに開示すべき利益相反はありません。
本研究は、2026年国家中医学特長専門(脳症)建設プロジェクト(Yuncaishe [2025] No. 219)、および雲南省科学技術庁基礎研究プログラム(助成番号 202401AZ070001-057)の支援を受けて行われました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| <強力な>試薬 &消耗品 | |||
| EDTA抗凝固剤入り真空採血管(5 mL) | BD Biosciences (Becton, Dickinson and Company) | 367861 | |
| 末梢血用ゲノムDNA抽出キット(スピンカラム形式) | QIAGEN; QIAamp DNA Blood Mini Kit | 51106 | |
| マルチプレックス結紮依存性プローブ増幅(MLPA)キット | MRC Holland | 標的遺伝子用のカスタムプローブセット | |
| PCR増幅キット(Taqポリメラーゼ、dNTPs、反応緩衝液を含む) | Takara Bio; LA Taq PCR Kit | RR002A | |
| アガロース粉末(電気泳動グレード) | Biowest | 111860 | |
| サンガーシーケンシング反応キット (BigDye Terminator v3.1) | Thermo Fisher Scientific; Applied Biosystems | 4337455 | |
| シーケンシング産物精製キット | Thermo Fisher Scientific; BigDye XTerminator Purification Kit | 4376484 | |
| TAE電気泳動バッファー | 市販グレード / ラボ調製 | — | |
| PCR 8連チューブ、遠心チューブ、およびその他の日常的な消耗品 | Axygen | — | |
| <強力な>器具・装置 &器具および装置 | |||
| キャピラリー電気泳動遺伝子解析装置(サンガーシーケンシングプラットフォーム) | Applied Biosystems, Thermo Fisher Scientific | 3500 Dx | |
| グラジエントサーマルサイクラー(PCR装置) | Bio-Rad Laboratories | C1000 Touch | |
| 超微量分光光度計(核酸定量用) | NanoDrop One, Thermo Fisher Scientific | ND-ONE-W | |
| 水平アガロースゲル電気泳動装置 | 北京六一生物科技有限公司 | DYY-6C | |
| ゲルドキュメンテーションおよび解析システム | Bio-Rad Laboratories | GelDoc Go | |
| 卓上高速冷却遠心機 | Eppendorf | 5424 R | |
| 神経伝導速度/筋電図(NCV/EMG)システム | Natus Medical | キーポイント 9033A07 | |
| 恒温メタルバス / ウォーターバス | DLAB Scientific | — | |
| <強力な>解析ソフトウェア | |||
| MLPAデータ解析ソフトウェア(Coffalyser.Net) | MRC Holland | v140 | |
| サンガーシーケンシングのピーク解析および配列アラインメントソフトウェア | Applied Biosystems, Thermo Fisher Scientific | シーケンシング解析 v6.0 | |
| プライマー設計ソフトウェア | Premier Biosoft | Primer Premier 6 | |
| 配列アライメントおよびバリアント解釈ツール | NCBI BLAST(オンライン)、ClinVarデータベース | — |
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