悪性高温のDNA検査：現実と夢

ポリメラーゼ連鎖反応の出現と、さまざまなグローバルなヒトゲノムプロジェクトからのデータの利用可能性により、白血球から分離されたDNAサンプルを使用して、単一のヌクレオチドの変化に起因するほぼすべての単因性状態を迅速かつ正確に診断することが可能になります。悪性高熱療法（MH）のDNAベースの診断は、骨格筋生検組織の浸潤性と病的なカフェイン - ハロタン/in vitro拘縮試験に取って代わる可能性があるため、魅力的な提案です。さらに、MHエピソードの最も一般的な引き金である全身麻酔の前に感受性の正確な診断を行うことができる場合、MHは予防可能です。DNAを使用したMHの診断は、1990年に骨格筋リアノジン受容体遺伝子（RYR1）およびその中の単一点変異がMH感受性に関連していたときに提案されました。1994年、ジヒドロピリジン受容体遺伝子（CACNA1S）のα1サブユニットの単一点突然変異が同定され、その後もMHの原因であることが示されました。その後の数年間で、潜在的な感受性遺伝子座の数と同様に、RYR1の特定された変異の数が増加しましたが、他の遺伝子はまだMHと明確に関連していません。さらに、MHは、影響を受ける家族のわずか50％から70％で、これら2つの遺伝子（RYR1およびCACNA1）のいずれかに関連していることが明らかになりました。MH感受性のDNA検査は現在広まっていますが、それでもin vitro拘縮テストに代わるものではありません。全エクソームシーケンス分析により、ヒトコーディング領域内のすべてのバリアントを識別することが潜在的に可能になりますが、ゲノムの複雑さ、MHの不均一性、バイオインフォマティックツールの制限、および正確な遺伝子型/表現型相関の欠如はすべて交絡因子です。さらに、in vitro機能分析による因果関係の実証の要件は、現在、MH感受性の唯一のテストとしてDNAベースの診断を排除しています。それにもかかわらず、MH感受性のための家族性DNA検査は、肯定的な診断と機能的に特徴付けられた数少ない突然変異に限定されていますが、現在広まっています。新しい感受性遺伝子の同定はとらえどころのないままです。新しい遺伝子が特定されると、適切なシステムで機能的アッセイを考案することは、生化学者、生理学者、生物物理学者の役割になります。これは、高度なスループットプラットフォームを機能的な作業用に設計できない限り、ボトルネックのままです。複数の個人からのゲノム全体の分析を同時に、現実です。現在の基準に基づいて、MHのDNA検査は夢のままです。

The advent of the polymerase chain reaction and the availability of data from various global human genome projects should make it possible, using a DNA sample isolated from white blood cells, to diagnose rapidly and accurately almost any monogenic condition resulting from single nucleotide changes. DNA-based diagnosis for malignant hyperthermia (MH) is an attractive proposition, because it could replace the invasive and morbid caffeine-halothane/in vitro contracture tests of skeletal muscle biopsy tissue. Moreover, MH is preventable if an accurate diagnosis of susceptibility can be made before general anesthesia, the most common trigger of an MH episode. Diagnosis of MH using DNA was suggested as early as 1990 when the skeletal muscle ryanodine receptor gene (RYR1), and a single point mutation therein, was linked to MH susceptibility. In 1994, a single point mutation in the α 1 subunit of the dihydropyridine receptor gene (CACNA1S) was identified and also subsequently shown to be causative of MH. In the succeeding years, the number of identified mutations in RYR1 has grown, as has the number of potential susceptibility loci, although no other gene has yet been definitively associated with MH. In addition, it has become clear that MH is associated with either of these 2 genes (RYR1 and CACNA1S) in only 50% to 70% of affected families. While DNA testing for MH susceptibility has now become widespread, it still does not replace the in vitro contracture tests. Whole exome sequence analysis makes it potentially possible to identify all variants within human coding regions, but the complexity of the genome, the heterogeneity of MH, the limitations of bioinformatic tools, and the lack of precise genotype/phenotype correlations are all confounding factors. In addition, the requirement for demonstration of causality, by in vitro functional analysis, of any familial mutation currently precludes DNA-based diagnosis as the sole test for MH susceptibility. Nevertheless, familial DNA testing for MH susceptibility is now widespread although limited to a positive diagnosis and to those few mutations that have been functionally characterized. Identification of new susceptibility genes remains elusive. When new genes are identified, it will be the role of the biochemists, physiologists, and biophysicists to devise functional assays in appropriate systems. This will remain the bottleneck unless high throughput platforms can be designed for functional work. Analysis of entire genomes from several individuals simultaneously is a reality. DNA testing for MH, based on current criteria, remains the dream.