第42期 冈田贤 讲师(研究生院医学牙科药学保健学研究院综合健康科学部门)

世界首次!确定人类RORC基因异常是原发性免疫缺陷综合征的原因

采访了研究生院医学牙科药学保健学研究院综合健康科学部门  冈田贤(Okada Satoshi)讲师

(采访人:宣传组 2016.2.5)

序言

冈田老师以重型先天性中性粒白细胞减少症为主,研究原发性免疫缺陷综合征。与美国洛克菲勒大学的让·洛朗·卡萨诺瓦教授合作,成功确定了同时引起慢性粘膜皮肤念珠菌和孟德尔遗传型分枝杆菌感染的原发性免疫缺陷综合征的原因基因。这项研究成果发表在2015年7月美国的《Science》杂志网络版上。

点击刊登的论文

这次的发现,在搞清因先天性基因障碍引起的原发性免疫缺陷综合征的病理和预后的同时,还有希望找到治疗方法。我采访了冈田老师,请老师介绍了发现致病基因的经过和今后的展望。

研究课题是免疫

免疫的作用是杀死侵入体内的细菌和霉菌,保护身体。老师研究的原发性免疫缺陷综合征是先天免疫不起作用的疾病。免疫功能不正常,则容易患感染症,或患重度感染症。一般认为先天性免疫功能异常是基因异常引起的,老师的研究是发现致病原因的基因,并搞清楚病理。

冈田老师说,“我的研究是揭开基因异常之谜”

 

大家知道,人类大约有2万2千个基因,这些基因就是我们生命的设计图。基因障碍与疾病的发生密不可分。最近,作为“基因诊断”,基因分析也应用到了患者的诊断。过去,基因分析是一个一个进行分析。自2009年起,配备了能大量高速破译DNA碱基顺序的设备“新一代测序系统”后,与以前相比,寻找基因突变就容易多了。

起因是偶尔发现的蛋白质

老师仔细研究了新一代测序系统分析出来的分枝杆菌感染患者的突变基因清单,偶尔发现了“RORC”这一基因。“RORC”是RORγT的编码基因。RORγT是最近受到关注的分子之一,是为了杀死进入人体的细菌和粘在皮肤粘膜表面的真菌,产生重要的Th17细胞时需要的蛋白质。

老师回顾当初刚开始研究的情景时说,“Th17细胞产生白细胞介素17。在以前研究中,基本知道白细胞介素17对皮肤粘膜预防念珠菌感染非常重要。因此,我估计这位RORγT有缺陷的患者得了念珠菌病。但是,通过分析重型分枝杆菌病患者的化验结果,发现了RORC基因异常,所以当时非常惊讶,觉得仔细检查这位患者,有可能揭开RORC基因、RORγT、以及Th17细胞的未知功能”。

世界上首次2个发现

分析的结果,老师确诊了患者身上发现的RORC基因突变是丧失功能的“失去功能的突变”。确定是先天RORC基因功能缺损的患者,这在世界上是首次。通过确定患者,也就是在人类身上也发现了末梢淋巴结缺损、胸腺发育不良、Th17细胞减少等在RORC基因缺损白鼠身上发现的表型(※)。

(※)表型:基因确定的、显现于生物的特性

老师确诊了患者身上的RORC基因突变是失去功能突变。老师补充道,“RORC基因障碍与分枝杆菌感染的关系,在以前的研究中一直是个谜”。通过进一步的研究,发现RORC基因的失去功能突变患者为预防分枝杆菌病,在产生“干扰素γ”时发生障碍。就这样,在世界上首次发现RORC基因不仅是预防念珠菌感染,还是预防分枝杆菌感染所必需的。

冈田老师说,“患者告诉了我们RORC基因的作用”

“即将要放弃的研究”有了转机

去美国留学前,老师心中有2个目标。一个是“找到病因的新致病基因”,还有一个就是“写成论文,在《Science》等‘顶级杂志’上发表”。前面已经说了,这2个目标虽然都达到了,但是其过程并不简单。

在试管内进行的功能实验中,冈田老师确信“RORC基因的突变是病因”。老师回顾当时情景道,“在实验细胞中分别强制产生正常(野生型)的RORγ、RORγT和患者的有突变(突变型)的RORγ、RORγT,测定与靶序列的结合力。野生型蛋白结合靶序列,而突变型蛋白在与靶序列结合时发生了障碍。看到这个结果,我确信RORC基因异常是病因”。

发现患者的RORC基因突变是失去功能突变时的实验数据

但是,老师后来的实验没法做了。老师说,“找到原因时,患者已经去世了,因此没法使用患者的血液验证病因了,也无法验证在试管内得到的现象能不能在实际患者身上找到。‘这个研究难道就此结束了?’,觉得命运弄人”。

但是,发现RORC基因突变1年后机会来了,发现了第2和第3例RORC基因突变的患者。与第1例患者一样,是家族中有近亲通婚史的患者。包括第1例患者家族,3个家庭有7人RORC基因突变的患者,老师对他们进行了研究,可以使用患者的血液进行验证,因此研究课题再次启动。

建立“相互信赖的关系”

老师结束了3年半的留学生活回到广岛大学后,继续与洛克菲勒大学人类感染与遗传学研究室联合研究。这个项目除了广岛大学和洛克菲勒大学之外,还有世界上其他研究人员共同参与。有时,会跟课题组之外的研究人员说,“这项研究需要您的分析技术”,邀请他参加研究。总之,这项研究是在许多研究人员的共同努力之下进行的。

老师说,这项研究“没有合作就没有成功”。对其他研究人员提出的帮忙实验的要求,老师从来不会简单地说“不”,与研究人员建立了“相互信赖的关系”。据说这个态度是老师在留学期间养成的。老师说,“在留学的洛克菲勒大学人类感染与遗传学研究室,除了当地的研究人员以外,还有中国、法国、德国、哥伦比亚、伊朗等许多国家的研究人员。相互之间当然有竞争,但是不是相互扯后腿,是一种‘相互帮助,相互提高’的氛围,研究小组的研究环境非常好”。在研究人员的相互帮助下,加快了研究速度,逐步接近了发病的真正原因。

“漂亮”的实验的重要性

老师在做实验的时候,非常在意一件事。那就是要做“漂亮”的实验。据说老师在做实验之前,会仔细考虑条件和顺序,然后再制定一个个实验。搞研究一定要考虑周全,制定实验成功的步骤后再开始实验。老师说,“如果不仔细整理好思路就开始实验,则得不到漂亮的结果和实验数据”。能进行正确的实验,得到漂亮的结果,这就是老师的强项。老师笑着说,在留学时,自己的英语不好。但是,“实验水平高,受到了很高的评价”。老师说,“指导教授卡萨诺瓦表扬我说,‘小贤的实验数据一直很漂亮’。得到教授的表扬,使我更加有信心了,我也一直对自己指导的学生说,实验要做得漂亮”。

老师还重视一件事,就是实验时的控制,也就是比较对照的重要性。实验一定要仔细设定阳性对照和阴性对照。老师继续说,“评估实验数据时,仅进行单方面的控制是不够的。我举一个测量酶活性的例子进行具体说明。健康人的酶活性(阳性对照)为100,患者的酶活性为60。60比100少,确实可以评估为‘酶被破坏了’。但是,如果一位患者(阴性对照)酶缺损,他的酶活性是10,则对患者的酶活性60的评估就完全不一样了。所以我觉得,为了正确评估实验结果,每次做实验都要设定阳性对照和阴性对照,这很重要”。

指导研究生实验的冈田老师

追求“真实”

不管怎样认认真真地做实验,能用于论文的数据仅占全部数据的一成左右。据说从技术方面来说,因为实验不顺利等原因,90%的数据论文没法用。老师微笑地说,“做不出满意的实验结果很痛苦。但是,我认为没必要死耗在自己设定的假说之中,为了寻找‘真实’,就需要调整条件,仔细分析实验结果,不断做实验。当获得论文能使用的数据时真的非常兴奋”。“通过自己的努力,发现了目前还没被搞清楚的问题。在寻找这个新发现的过程非常有意思,在发现的瞬间真的非常兴奋。当满足了求知欲的同时,我感受到了研究的乐趣,还想与更多的人分享这个新发现的喜悦”。

今后的展望

现在还有许多致病基因不明的原发性免疫缺陷综合征患者。冈田老师谈到今后的打算时说,“还会有许多机会发现新基因的可能性。我想发现与疾病的关系,为医学和患者作贡献”。或许听到下一个“新发现”的新闻已经为期不远了吧。

后记

冈田老师尽量用通俗的语言介绍难懂的专业术语。老师时而露出“儿科医生”和蔼可亲的表情,但说到“我的发现要对患者有用!”时,感受到了老师作为研究人员的热情。我听到论文用得到的数据只占全部数据的10%时很震惊,这使我想象到了研究人员的艰辛和努力。但是老师说“搞研究也有很多快乐和乐趣!”时的表情,给我留下了深刻的印象。采访结束后,老师还让我参观了实验室,看到老师与研究生们轻松交谈,愉快地作实验。我想大概是良好的研究室的氛围使研究更为愉快吧。我期待发现新基因,搞清更多的病因。(F)


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