Adenosine deaminase（ADA）はプリン救済経路の主要酵素で、ADA遺伝子の変異による欠損は常染色体劣性の重症複合免疫不全症（SCID）の最も多い原因の1つとなり、アウトブリード集団では患者の約10～15％を占めた． ADAの機能欠損は、アデノシン、2’デオキシアデノシン、デオキシアデノシン三リン酸（dATP）という有害な代謝物の蓄積を引き起こす。 ADA欠損SCIDは、Tリンパ球、Bリンパ球、NK細胞に影響を及ぼす重度のリンパ球減少を特徴とするが、酵素がどこにでも存在するため、神経発達障害、感音性難聴、骨格異常などの非免疫学的症状も観察される。 ヨーロッパにおけるADA欠損症の発症率は、375,000人から1:660,000人と推定されています。 ADA欠損SCIDの早期診断と治療の開始は、この致命的な疾患において不可欠である。 現在の治療法には、酵素補充療法（ERT）、同種造血幹細胞移植（HSCT）、自家遺伝子治療（GT）などがある。
生化学
ADAは、リンパ組織、特に胸腺、脳、消化管で最も活性が高く、細胞内およびCD26と複合して細胞表面に発現しているが、酵素活性のレベルは様々で、至る所に発現する代謝系酵素である。 プリンヌクレオシドホスホリラーゼとともに、プリン救済経路の重要な構成要素であり、アデノシンと2’デオキシアデノシンをそれぞれイノシンと2’デオキシイノシンに不可逆的に脱アミノ化する役割を担っている。 そのため、その機能が欠損すると、これらの基質が細胞内および細胞外に蓄積される。 アデノシンは主にアデノシン三リン酸（ATP）とRNAの分解から、2’デオキシアデノシンはDNAの分解から生成される。 2’デオキシアデノシンは、S-アデノシルホモシステイン（SAH）ヒドロラーゼを不可逆的に阻害してSAHを蓄積し、その結果、胸腺細胞の正常な分化に必要なS-アデノシルメチオニンによるメチル化過程を阻害し、ADA欠損で見られるTリンパ球の発達障害に寄与している可能性が高い。 2’デオキシアデノシンの細胞内への取り込みが増加し、デオキシシチジンキナーゼによるリン酸化が起こると、デオキシアデノシン三リン酸（dATP）が蓄積し、リボヌクレオチド還元酵素を阻害してDNA合成と修復が正常に行われなくなる。 アデノシンは重要な細胞外シグナル伝達物質であり、これらのシグナル伝達経路が破壊されると、正常な免疫反応が阻害されると考えられている。 アデノシン受容体はGタンパク質共役型受容体に属し、4つのサブタイプ（A1、A2A、A2B、A3）があり、脳、循環器、肺など様々な組織で正常な細胞生理学を調節するために異なる役割を担っている。 生化学的検査では、ADA活性がないか著しく低下しており（正常値の1％以下）、赤血球中の代謝物dATPまたは総dAdoヌクレオチド（dAMP、dADP、dATPの合計）が著しく上昇していることが確認される。 赤血球中のSAHヒドロラーゼ活性の低下（正常の572％以下）も特徴的である。 ADA欠損症が疑われる患者が最近輸血を受けた場合、両親のADA活性を測定することができ、ヘテロ接合体保有者では活性が低下していることがわかる。 線維芽細胞も使用できるが、線維芽細胞の培養は通常容易に入手できないため、診断が遅れる可能性がある。 分子遺伝学的診断では、染色体20q12-q13.11に位置し、70以上の原因変異が同定されているADA遺伝子における二重対立遺伝子変異の同定に依存する。
補助的検査所見としては、Tリンパ球、Bリンパ球、NK細胞がないリンパ球減少症と血清免疫グロブリンが低下するが、幼児期の母乳移植により、IgGは正常であると思われる。 T-リンパ球の増殖反応や特異的な抗体反応は低いか消失する。 代謝基質のレベルおよび遺伝子型は、臨床表現型の重症度と相関することが示されている。
臨床症状
免疫系-細胞レベルでの影響
ADA欠損の主な結果は免疫系にあり、Tリンパ球およびBリンパ球、NK細胞の深刻な枯渇をもたらし、細胞性および液性免疫が損なわれることになった。 ADAはリンパ組織、特に胸腺で多く発現しており、このことが欠乏によるリンパ球障害につながると考えられる。 免疫系に悪影響を及ぼす基本的なメカニズムは、ADA欠損の実験モデルを用いて解明されてきた。 胸腺細胞の発育に顕著な影響が見られるが、それがどの段階で起こるかは不明である。 Apasovらは、ADA(-/-)欠損マウスモデルの胸腺に広範なアポトーシスが見られるが、末梢リンパ節や脾臓には見られないことを示し、発達中の胸腺細胞に有害な影響があることを示している。 胸腺のアポトーシスは、皮質-髄質接合部で顕著に見られ、特に二重陽性の胸腺細胞に影響を与えた。 末梢のTリンパ球も異常で、二次リンパ組織での異常な分布と細胞マーカーの発現、さらにTCRを介したTリンパ球のシグナル伝達にも異常が見られた。
ADA欠損症ではBリンパ球も影響を受け、重度のBリンパ球減少症や低ガンマグロブリン血症を示すが、Tリンパ球とは対照的に、初期のBリンパ球の発生は障害されていないようであった。 脾臓胚中心構造の異常は、抗原依存性のBリンパ球成熟の障害を示唆しており、Bリンパ球はまた、増殖能力の低下、アポトーシスの増加、活性化時のシグナル伝達の障害を示した . このことは、B-リンパ球の欠陥は、適切なCD4+ T-リンパ球の助けがないことだけに起因するというよりも、むしろ内在性欠陥による分化障害に関連している可能性が高いことを示唆している。 3997>
免疫系-臨床症状
細胞性および体液性免疫の重大な欠陥の結果として、ADA欠損症の典型的な症状は、重度の感染症および成長不良で生後早期に起こり、患児は介入なしに通常生後1～2年以内に倒れる。 ADA欠損型SCIDの臨床像は、他の遺伝子型SCIDと類似しており、持続的な下痢、皮膚炎、および日和見病原体（Pneumocystis jiroveciなど）による重症感染症が特徴的である。 身体所見としては、胸部X線写真で胸腺が欠如し、リンパ組織が欠如していることが挙げられます。
非免疫症状
ADAの偏在性は、欠乏の影響がリンパ球に限られないことも意味しており、認知・行動異常と同様に神経、聴覚、骨格、肺、肝臓および腎臓系への影響が知られており、他の多くの全身性非免疫的特徴も観察される。 ADA 欠損症の子どもは、注意欠陥、多動性、攻撃性、社会的問題など、さまざまな行動異常を示すことが知られており、造血幹細胞移植に伴う影響とは無関係に発達すると考えられています。 ADA欠損SCIDの小児は、集団平均や他のSCIDの小児と比較してIQ値が低い。
両側性感音難聴は、造血幹細胞移植が成功した ADA 欠損症患者 2 例で初めて報告された。 構造的および感染的な原因は除外され、両患者は造血幹細胞移植の前にいかなる条件付けも受けていなかったため、潜在的な原因としてそれを除外し、基礎にある代謝異常が関与していることを明らかにした。 造血幹細胞移植を受けた ADA 欠損症患者 12 名のコホートにおいて、両側性感音難聴の高い有病率（58%）が報告され ました。 この研究では、聴覚障害と dATP レベルの間に関係は見られなかった。
肺におけるアデノシンデアミナーゼの代謝的役割と毒性基質の蓄積の結果は、実験モデルで実証されており、ADA（-/-）マウスは活性化マクロファージと好酸球の蓄積と気道リモデリングを伴う重度の肺炎を示し、ERT を開始すると可逆的であった 。 また、マウスモデルでは、低用量ERT治療により肺の高濃度アデノシンに長期間さらされると肺線維化が進行するが、肺のアデノシンレベルを下げるとこれらの変化が回復することが示された . ADA欠損者では、同様の肺症状が見られ、肺炎や肺胞タンパク症（PAP）などの非感染性肺疾患が、他の遺伝型SCIDよりも高頻度に認められる。 ある研究では、ADA 欠損型 SCID 患者の 43.8%に PAP が認められ、ERT 開始後に急速に治癒しました（1 例を除くすべての患者において）。
肋軟骨関節のような骨格異常は広く報告されており、おそらく核因子-κBリガンド（RANKL）と骨タンパク質（OPG）の間の不均衡に関連して、骨芽細胞と破骨細胞の間の相互作用とその後の骨形成を妨害するが、異常は主に異形性の結果を伴わないX線画像でのみ明らかである … 続きを読む 骨髄に対する毒性代謝物の影響は、ADA欠損SCIDに見られる「オートコンディショニング」に関与している可能性があり、幹細胞ニッチの形成によりドナーの造血幹細胞の生着が促進される。 しかし、骨格の異常は他の免疫不全症でも報告されており、治療による完全な改善は見られないことから、他の要因が病因に関与していることが示唆されている。 マウスのADA(-/-)モデルでは、周産期に致死的な重度の肝細胞変性が見られる。 ADA欠損SCIDでは、感染症に起因しない急速な肝不全を発症した症例報告や、肝炎と高ビリルビン血症を呈したADA欠損SCIDの新生児がERTで治癒した症例があるが、ADA欠損者では重度の肝障害は通常見られない。 ADA欠損症における腎臓病変の報告では、ADA欠損症患者の7/8の剖検例でメサンギウム硬化症が認められ、6/8では副腎の皮質硬化症も認められた。 非定型溶血性尿毒症症候群は、ADA 欠損症患者 4 例で報告され、2 例は、支持療法と ERT の開始により、軽度または残存する腎機能障害を伴わずに回復した。 皮膚線維肉腫はまれな悪性皮膚腫瘍で、ADA欠乏症の患者でより頻繁に発生することが報告されているが、そのメカニズムは不明である 。 感染症などの他の要因が関与している可能性もあり、これらの症状の根本的な病因についてさらなる調査が必要である。 ADA欠損症の表現型には多様性があり、約15～20％の患者が「遅発性臨床症状」を呈し、重症ではないが徐々に悪化する複合型免疫不全を人生の後半、通常は最初の10年以内、時には成人期になってから発症する。 この「遅発性」の臨床症状には、再発性で重症度の低い感染症が含まれ、特に副肺路が侵される。 乳頭腫ウイルスのウイルス感染も起こります。 自己免疫、アレルギー、IgE値の上昇も起こりえます。 このように様々な臨床表現型があるため、高齢者ではADA欠乏症の診断を検討することが重要である。認識の遅れが免疫機能の低下を招き、再発性および慢性感染症の不可逆的な後遺症の発症につながるからである。 また、スクリーニング検査により、赤血球中のADA活性が極めて低いか、あるいは認められないが、有核細胞中のADA活性が高い、いわゆる「部分ADA欠損症」の無症状者が同定されている。 これらの患者は一見正常な免疫機能と生命予後を有しているが、これを確認するための長期追跡データは現在得られていない。
管理
他の型のSCIDと異なり、ADA欠損症の管理には、ERT、同種造血幹細胞移植、自家移植という複数の選択肢があるが、そのうち治癒するのは後二者である。
ポリエチレングリコール標識アデノシンデアミナーゼ（PEG-ADA）によるERTは、疾患の改善という点では決定的ではないが、毒性代謝基質の全身クリアランスまたは「無毒化」が可能な唯一の治療選択肢である。 ERT は適切な造血幹細胞ドナーがいない場合、または造血幹細胞移植の禁忌がある場合の選択肢であるが、長期 ERT は最適でない免疫再構成と関連している。 ERT の他の制限としては、一部の国で利用できないこと、高コストであること、および生涯治療が必要であ ることが挙げられる。 また、造血幹細胞移植やGTへの安定した橋渡しとして、内因性免疫機能を改善し感染症からの回復を助けるため、あるいは肺胞タンパク症において最終治療前の臨床状態を最適化するために用いられる短期的な選択肢である。 同種造血幹細胞移植前の ERT の使用と中止のタイミングは、慎重に検討されなければならない。なぜなら、 レシピエントの免疫を改善することは、移植片拒絶反応のリスクを高める可能性があるが、ERT の中止は、 患者に感染のリスクを著しく増大させることになるからである。 興味深いことに、Hassan らは造血幹細胞移植の 3 ヵ月以上前に ERT を受けた患者と受けなかった患者の間に生存予後に差はなかったが、ERT を受けた群の大多数は、適合無縁者／不 一致無縁者（MUD／MMUD）移植またはハプロアイデンティックドナー移植に進んでいる … ERTは、遺伝子修正された細胞の移植を促進するために、毒性代謝産物の低レベルを維持するために、GT後1ヶ月間、または注入時まで継続することができる。 ADA 欠損型 SCID 患者 106 例を対象とした造血幹細胞移植後の転帰を検討したこれまでで最大の研究において、早期 の造血幹細胞移植は全生存期間の延長と関連していたが、統計的有意差には至らず、おそらく高齢群では患者数が 少ないことが原因であると考えられた。 MSD/MFD（Matched Sibling and Family Donors）を用いた造血幹細胞移植では、MUD やハプロアイデンティカルドナーと比較して、優れた全生存率が認められます（それぞれ 86% と 81% 対 66% と 43% ）。 これは、同胞または家族ドナーの入手が早く、造血幹細胞移植に向けた臨床状態が良好であったことに関連すると思われる。 MSD および MFD 造血幹細胞移植は通常血清療法なしで行われ、これらの患者の T リンパ球回復率およびウイルス感染の除去に好影響を与えています。 非条件付け造血幹細胞移植は、骨髄芽球性条件付けと比較して、予後も有意に改善されますが、条件付けが行われないと、特にハプロアイデンティカルドナーでは生着が損なわれる可能性があります … MSD または MFD を用いた無調整造血幹細胞移植は、細胞性および体液性免疫再構成の成功と関連し ているが、免疫状態の長期予後は不明であり、さらなる経過観察が必要である . これは他の SCID と異なり、ADA 欠損による骨髄への局所的な毒性作用が「自己調整」として働き、化学療法を行わない場合でもドナーの幹細胞生着を可能にしている可能性があります。 造血幹細胞移植を受けた患者は、どのような種類のドナーが使用されたかにかかわらず、免疫再構成の点で良好な状態にあるようです。ほとんどの患者は、細胞性および液性の完全な回復を達成し、ワクチン反応を起こすことができ、免疫グロブリン補充を必要としません。 ADA欠損SCID患者のうち、MSDやMFDが使用できるのは25%未満であり、このような状況下でGTは治療選択肢として確立している。 20年以上前に開発されたADA欠損SCIDに対するGTは、欧州連合（EU）で初めて生体外幹細胞レトロウイルスベクターGT（Strimvelis™）として認可され、医療の進歩におけるマイルストーンとなりました。 Strimvelis™が開発される前の初期のアプローチは、骨髄や臍帯血を用いて、前処理なしで行われましたが、ADAの産生が不十分で、患者は継続的なERTを必要としました。 遺伝子導入法の改良と、導入した細胞を入れるスペースを確保するために輸液前に低用量ブスルファンによる非血小板切除療法を導入した結果、有効な免疫再構築が得られ、現在までに、レトロウイルスベクターを用いた遺伝子治療による他の原発性免疫不全症と異なり、遺伝毒性挿入変異原性の報告はない。 Cicaleseらによる18人のADA-SCID患者の最大規模の報告(中央値6.9年)では、白血病性変化もなく、感染症の発生率も低く、Tリンパ球とその後のBリンパ球の再構成もしっかりしていて100%生存しているが、遺伝子補正された骨髄系細胞の割合はかなり低かった . GT の利点は、移植片対宿主病のリスクがないこと、MSD や MFD が入手できない場合にドナーを探すのに比べて、治療開始が早いことである。 しかし、長期予後はまだ不明であり、同種造血幹細胞移植や長期ERTと比較して、GTに関連するリスクをより良く理解するために、さらなる監視が必要である。 ガンマレトロウイルスベクターを用いたGTは、これまで優れた安全性プロファイルを示してきましたが、最近、非分裂細胞と分裂細胞の両方を導入する可能性を利用した、レンチウイルスベクターを介したGTの新しい開発が報告され、臨床効果と安全性の両面で有望な結果を示しています。
Long term outcome
診断後早期にMSDまたはMFDを用いた条件付けなしの移植は、造血幹細胞移植後1年間の生存率とCD3+回復という点で良い結果となるが、ADA欠損SCID患者の長期予後と免疫再構成の質についてはほとんどわかっていない。 SCIDの新生児スクリーニングの適用拡大により、T細胞受容体切除円（TREC）の検出を利用して、感染症やその他の合併症を発症する前に（あらゆる遺伝的原因の）SCID児を特定することが可能となり、将来的にはさらに転帰の改善に寄与することが期待されます。 TRECは、T細胞受容体の発生過程で切除されたDNAの断片であり、胸腺の出力に関する正確な指標となるものです。 SCID患者では、TRECの数が著しく減少しており、新生児乾燥血液スポットを用いて検出することができます。 早期診断と合併症の負担軽減により、より迅速な介入と転帰の改善が可能になります。 Hassan らが報告したように、造血幹細胞移植後の免疫再構成という点では前向きな見通しですが、この研究の 追跡期間は最長 27.6 年（中央値 6.5 年）で、T リンパ球免疫の永続性を引き続き評価するには、より長い追跡データが必要です。初期の データでは、無調整 MFD/MSD 造血幹細胞移植において胸腺形成が制限され、最終的には T リンパ球レパートリーの枯渇に至る可能性があることが示唆されているからです … 治療オプションとしてのGTの見込みも、特に改良されたベクターと遺伝子編集技術の開発によって有望視されていますが、さらなる長期的なフォローアップの監視が必要とされています。 PEG-ADAの改良も進んでおり、現在使用されているウシ由来の酵素に代えて、遺伝子組み換えの酵素を使用した臨床試験が進行中である。 確定的治療後の非免疫学的欠陥の転帰を調べる大規模な前向き研究は行われていないが、レトロスペクティブな小報告によると、神経学的、行動学的、聴覚的欠陥は改善されないことが示唆されている。 ドナーの種類や条件付け方法、あるいは治療法の種類などの因子がこれらの分野の結果に影響を及ぼすかどうかを調べるために、さらなる研究が必要である。 また、最適な調査と管理を行うために、非免疫性の全身症状に関わる根本的な病態をさらに理解し、ADA欠乏による代謝の影響と感染症による影響を十分に解読することが必要である
。