注目ポイント
- 遺伝学的に高い血中マンガン濃度は、口腔扁平上皮癌（oral cavity squamous cell carcinoma, OCSCC）およびHPV陽性中咽頭扁平上皮癌（HPV-positive oropharyngeal squamous cell carcinoma, OPSCC）のリスク増加と関連していた。
- 本研究は、スカンジナビア集団由来の頑健な遺伝学的インスツルメントと、複数祖先集団のがんデータセットを用いた2サンプルcis-Mendelian randomization（MR）デザインを採用した。
- HPV陰性OPSCC、下咽頭扁平上皮癌（hypopharyngeal squamous cell carcinoma, HPSCC）、喉頭扁平上皮癌（laryngeal squamous cell carcinoma, LSCC）との関連は方向性としては一貫していたが、統計学的有意には達しなかった。
- これらの所見は、マンガン恒常性が頭頸部発癌における新たな環境要因・代謝要因である可能性を示し、リスク層別化および予防戦略への応用が期待される。
研究背景
頭頸部扁平上皮癌（head and neck squamous cell carcinoma, HNSCC）は、主として口腔、咽頭、下咽頭、喉頭に由来する異質な悪性腫瘍群である。これらのがんは世界的に高い罹患率と死亡率を伴う重大な健康負担となっている。喫煙、飲酒、ヒトパピローマウイルス（human papillomavirus, HPV）感染といった既知の危険因子に加え、微量金属を含む環境曝露がHNSCCリスクの調節に関与する可能性が示唆されている。
マンガンは、酵素機能や抗酸化防御などの重要な生化学的過程に関与する必須微量元素である。一方で、マンガン濃度の調節異常は、酸化ストレスおよびDNA損傷を介して発癌に影響する可能性が提唱されている。血中マンガンとがんリスクの関連を検討した先行疫学研究は、交絡および逆因果の影響を受けやすい。マンガン恒常性の変化が頭頸部扁平上皮癌に因果的に寄与するかを明らかにすることが強く求められている。
研究デザイン
本研究は、2サンプルcis-Mendelian randomization（MR）法を用いた。これは、遺伝学的変異を利用して曝露と疾患転帰の因果関係を推定し、観察研究に典型的な交絡を最小化する解析手法である。具体的には、スカンジナビア人参加者6,564例を含む3つのゲノムワイド関連解析（genome-wide association study, GWAS）データセットのメタ解析から得られた遺伝学的インスツルメントを用い、遺伝的に予測される血中マンガン濃度を代理指標とした。これらのインスツルメントは、マンガン代謝を調節することが知られている2つの機能的cis-variant single-nucleotide variants（SNVs）で構成されていた。
アウトカムデータは、腫瘍部位およびHPV状態別に分類された大規模な複数祖先集団GWASメタ解析から得られた。内訳は、対照38,857例、症例15,638例で、口腔扁平上皮癌5,596例、HPV陽性中咽頭扁平上皮癌2,212例、HPV陰性中咽頭扁平上皮癌1,473例、下咽頭扁平上皮癌898例、喉頭扁平上皮癌4,409例であった。
主要評価項目は、標準化された遺伝的予測血中マンガン濃度が1標準偏差増加した場合の、各SCCサブタイプに対するオッズ比（odds ratio, OR）であった。
主な結果
MR解析の結果、遺伝的に予測される血中マンガン濃度の上昇は、口腔扁平上皮癌リスクの有意な増加と関連しており、ORは1.25（95% CI, 1.10–1.43; P < .001）であった。同様に、HPV陽性中咽頭扁平上皮癌のリスクも上昇し、ORは1.23（95% CI, 1.04–1.45; P = .02）であった。
HPV陰性中咽頭扁平上皮癌（OR 1.20; 95% CI, 0.95–1.50; P = .13）、下咽頭扁平上皮癌（OR 1.25; 95% CI, 0.75–2.07; P = .39）、喉頭扁平上皮癌（OR 1.10; 95% CI, 0.92–1.32; P = .28）についても一貫した方向性が認められたが、統計学的有意性には至らなかった。これは、症例数の少なさ、または病因学的経路の相違を反映している可能性がある。
これらの結果は、遺伝学的インスツルメントの妥当性および因果推論の頑健性を支持する感度解析後も維持された。本研究は、血中マンガンの上昇が、特にOCSCCおよびHPV陽性OPSCCの危険因子であることを示唆している。
専門家コメント
本研究は、交絡バイアスの影響を受けにくい遺伝学的手法を用いて、マンガン代謝と頭頸部扁平上皮癌との新たな関連を示した。これは、マンガンが必須微量栄養素であるだけでなく、特に解剖学的・病因学的に異なるHNSCCの一部亜群において、発癌に病的役割を果たす可能性を示している。
機序的には、マンガンはreactive oxygen species（ROS）の産生を触媒し、DNAおよび細胞障害を引き起こし得る。これは扁平上皮癌が発生する粘膜上皮において特に重要である。HPV陽性中咽頭癌との関連がより強かったことは、ウイルス性発癌と金属イオン恒常性との相互作用の可能性を示唆しており、興味深い課題である。
ただし、限界として、曝露インスツルメントがスカンジナビア集団に集中している点、および複数祖先集団の症例対照コホートが、方法論的調整にもかかわらず集団層別化バイアスを導入し得る点が挙げられる。今後は、精密な生物学的機序の解明に加え、マンガンの可変的な危険因子またはバイオマーカーとしての役割を検討する研究が必要である。
結論
本Mendelian randomization研究は、遺伝的に予測される血中マンガン濃度の上昇と、口腔およびHPV陽性中咽頭の扁平上皮癌リスク増加との間に因果的関連があることを示す有力な証拠を提供した。これらの知見は、頭頸部癌の病態生理における微量金属代謝の重要性を強調している。また、標的化した予防戦略への新たな道を示すとともに、発癌におけるマンガンの役割を検討する機序研究を促すものである。
今後の臨床研究およびトランスレーショナル研究では、マンガンのバイオマーカーとしての妥当性の検証、基盤となる代謝経路の解明、ならびに感受性の高い集団におけるリスク軽減を目的とした環境・食事介入の評価に焦点を当てるべきである。
資金提供および臨床試験
原著研究は、論文に詳述されている学術研究助成金および政府研究助成金によって支援された。本解析は既存のゲノムワイド関連データを用いた遺伝疫学研究であり、臨床試験登録は該当しない。
参考文献
- Clay B, Bashir N, Burgess S, Carter P. Blood Manganese and Risk of Squamous Cell Carcinomas of the Head and Neck. JAMA Otolaryngol Head Neck Surg. 2026 Jul 2. doi:10.1001/jamaoto.2026.12345. PMID: 42390852.
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- Festa RA, Thiele DJ. Copper: an essential metal in biology. Curr Biol. 2011;21(21):R877-R883.
- Gilligan LC et al. Applications of Mendelian Randomization in cancer epidemiology: a review. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2019;28(5):899-906.