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私たちの染色体は、本来父から1本・母から1本ずつ受け継ぎます。ところが、まれに片方の親から2本とも受け継いでしまうことがあります。これが「片親性ダイソミー（Uniparental Disomy：UPD）」です。多くのUPDは何の症状も出さない健康な状態ですが、一部の染色体ではプラダー・ウィリー症候群などの先天性症候群を引き起こしたり、本来なら起こりにくいはずの潜性（劣性）疾患を表に出したりします。本記事では、UPDのしくみ・関連する病気・検査・遺伝カウンセリングまでを、一般の方にもわかりやすく、臨床遺伝専門医の視点で解説します。
Q. 片親性ダイソミー（UPD）とは何ですか？まず結論だけ知りたいです
A. 片親性ダイソミー（UPD）とは、本来は父と母から1本ずつ受け継ぐはずの染色体（またはその一部）が、片方の親から2本とも伝わる現象です。遺伝子の総量（コピー数）には過不足がないため、多くの場合は無症状の「健康なキャリア」として一生を過ごします。ただし特定の染色体では、ゲノムインプリンティング異常による先天性症候群や、片方の親しか保因者でないはずの潜性（劣性）疾患の発症を引き起こすことがあります。出生およそ2,000〜3,500人に1人と、決してまれすぎる現象ではありません。
- ➤2つのタイプ → 遺伝的に異なる2本（ヘテロダイソミー）と、まったく同一の2本（アイソダイソミー）に分かれる
- ➤なぜ起こる → 受精の前後で染色体の分配がうまくいかず、その「修復（レスキュー）」の結果として生じる
- ➤病気になる3つの経路 → ①インプリンティング異常 ②潜性疾患の顕在化 ③隠れたモザイク
- ➤関係する染色体 → 第6・7・11・14・15・20番の6つが臨床的に確立されている
- ➤再発リスク → UPDが原因の場合、次のお子さんでの再発はごくわずかと考えられている
1. 片親性ダイソミー（UPD）とは：染色体が片方の親からだけ伝わる現象
人間は二倍体生物といって、ほとんどの染色体を2本1組（相同染色体）で持っています。通常はその1本を父から、もう1本を母から受け継ぎます。これはメンデル遺伝の基本ルールです。片親性ダイソミー（UPD）とは、この相同染色体の対（あるいは染色体の一部分）が、両親から1本ずつではなく、片方の親だけから2本とも伝わってしまう状態を指します。この概念は1980年にエリック・エンゲルによって理論的に提唱され、その後マイクロサテライトマーカーや制限酵素断片長多型（RFLP）解析などの分子遺伝学的手法によって、ヒトでも実在することが証明されました。世界で最初に報告されたヒトのUPD症例は、嚢胞性線維症と低身長を併発した患者における第7染色体の母系アイソダイソミーで、UPDがヒトの病気の原因になり得ることを示した記念碑的な発見でした。
かつては「顕微鏡では見えない、まれな現象」と考えられてきましたが、近年の単一塩基多型（SNP）アレイによる大規模なゲノムスクリーニングにより、UPDは出生およそ2,000〜3,500人に1人という、想像以上に高い頻度で生じていることが明らかになりました。さらに、2つの異なる染色体で同時にUPDが起こる「二重UPD」も約5万人に1人の確率で生じると推定されています。また、発生には親由来の偏りがあり、母系UPDは父系UPDのおよそ2〜3倍多いことが知られています。これは、女性の卵子形成における減数分裂のエラーが加齢とともに増えるという生物学的特性に強く関係しています。理論上ありうる全48パターンのうち、生物学的に存在しえないのは「Y染色体の母系UPD」のみで、頻度としては第16染色体と第15染色体のUPDが最も多く観察されます。
💡 用語解説：コピー数中立（コピーすうちゅうりつ）
UPDでは、染色体は「父1本＋母1本」が「母2本（または父2本）」に置き換わるだけで、本数も遺伝子の総量も2セットのまま変わりません。この「数のうえでは過不足がない」状態をコピー数中立（copy-neutral）と呼びます。だからこそ、従来の顕微鏡を使った染色体検査（Gバンド法）では「正常な核型（46,XXや46,XY）」と見えてしまい、見逃されやすいのが大きな特徴です。
2. ヘテロダイソミーとアイソダイソミー：2つのタイプの違い
UPDは、受け継いだ2本の染色体がどれくらい「同じ」かによって、大きく2つのタイプに分けられます。この違いは、後で述べる「どんな病気を引き起こすか」に直結する、とても重要なポイントです。
💡 用語解説：ヘテロダイソミーとアイソダイソミー
ヘテロダイソミー（uniparental heterodisomy）は、片方の親が持っていた「遺伝的に異なる2本」をそのまま受け継ぐ状態です。たとえば母方の祖父由来の染色体と祖母由来の染色体が、母を経由して両方とも子に伝わるイメージです。
アイソダイソミー（uniparental isodisomy）は、片方の親が持っていた「1本の染色体がコピーされ、まったく同一の2本」になった状態です。コピーであるため、その領域は完全に同じ配列となり、後述する潜性（劣性）疾患の発症と深く関わります。
これらは染色体全体に及ぶ「完全なUPD」のほかに、染色体の一部分だけが片親由来になる分節的UPD（segmental UPD）という形もとります。さらに実際の体内では、減数分裂のときに相同染色体どうしで「乗換え（組換え）」が起こるため、1本の染色体の中で、動原体付近はヘテロダイソミー・テロメア付近はアイソダイソミーといった「混合型」になることが非常に多いのが現実です。タイプの違いは、病気のなりやすさだけでなく、どの検査で見つかるか（後述）にも影響します。
3. UPDはなぜ起こるのか：5つの発生メカニズム
UPDは、親の遺伝子の欠陥がそのまま伝わるのではなく、主に配偶子（精子・卵子）を作るときの減数分裂、受精、その直後の細胞分裂で起こる「染色体分配のエラー」と、それを生き延びようとして細胞が行う「修復（レスキュー）」の組み合わせで生じます。代表的なしくみは次の5つです。図でイメージをつかんでみましょう。
上段：余分な染色体を持つトリソミーから1本が脱落し、残った2本がたまたま同じ親由来だとUPDになります（トリソミーレスキュー）。下段：染色体を持たないモノソミーから、残った1本が自己複製して二倍体に戻ると、必ず同一の2本＝アイソダイソミーになります（モノソミーレスキュー）。
最も多い「トリソミーレスキュー」
既知のUPDの少なくとも19%を占めるとされる最も一般的なしくみがトリソミーレスキューです。減数分裂のエラー（不分離）で特定の染色体を2本持つ卵子と、正常な精子が受精すると、その染色体が3本ある「トリソミー」の接合子になります。トリソミーの多くは発生に致命的なため、初期の細胞分裂で余分な1本が脱落し、二倍体に戻ろうとする修復が起こります。このとき脱落が無作為だと仮定すると、3分の1の確率で「同じ親由来の2本」が残り、UPDが成立します。減数第I分裂のエラーならヘテロダイソミー、第II分裂のエラーならアイソダイソミーが基本ですが、乗換えのため実際は混合型になることが多いです。
そのほかの4つのしくみ
- ➤モノソミーレスキュー：染色体を1本も持たない配偶子と正常な配偶子が受精し、モノソミーになった後、残る1本が自己複製して二倍体に戻る。この性質上、必ずアイソダイソミーになる。
- ➤配偶子補完：特定の染色体を2本持つ配偶子と、偶然その染色体を持たない配偶子が出会って受精する、きわめてまれな確率的な事象。
- ➤受精後の体細胞分裂エラー：正常に受精した後、体細胞分裂の途中で不分離が起こり、UPDの細胞・正常な細胞・異数性の細胞が混在する「モザイクUPD」になる。
- ➤構造異常に伴うもの：ロバートソン転座や過剰マーカー染色体（sSMC）の保因者では、減数分裂で分離異常が起きやすく、UPDのリスクが上がる。分節的UPDは受精後の体細胞組換えでも生じる。
4. UPDが病気を引き起こす3つの理由
繰り返しになりますが、UPDの多くは無症状です。実際、インプリンティングの制御を受けない染色体の全染色体UPDは、明らかな異常を示さない健康なキャリアとして多数報告されています。それでも、特定の条件下では重い症状が出ます。その理由は大きく3つに分けられます。
理由①：ゲノムインプリンティング（遺伝子の刷り込み）の破綻
💡 用語解説：ゲノムインプリンティング
ヒトの遺伝子のうちごく一部（約1〜2%）は、父由来か母由来かによってスイッチのオン・オフが決められています。DNAのメチル化などのエピジェネティックな目印によって、一方の親由来だけが働き、もう一方は眠る（サイレンシングされる）という仕組みで、これを「ゲノムインプリンティング（遺伝子の刷り込み）」と呼びます。これらの遺伝子は11p15や15q11-q13などの特定の領域に集まり、インプリンティング制御領域（ICR）によってまとめて管理されています。
もしインプリント遺伝子を含む染色体でUPDが起こると、本来働くべきアレルが完全に失われたり、逆に働くべきアレルが二重になって過剰に発現したりします。これにより、胎児発生や成長、脳神経の発達に欠かせない遺伝子量のバランスが崩れ、「インプリンティング疾患」と呼ばれる先天性症候群が起こります。臨床的に病気との関係が確立されているUPD関連のインプリント染色体は、第6・7・11・14・15・20番の6つに限られます。
理由②：潜性（劣性）疾患の「思いがけない顕在化」
💡 用語解説：ヘテロ接合性の消失（LOH）／ホモ接合領域（ROH）
アイソダイソミーでは、片親の1本の染色体がそっくりコピーされるため、その領域は2本ともまったく同じ配列になります。本来は父と母で少しずつ違う配列を持つはず（ヘテロ接合）が、同じ配列だけ（ホモ接合）になってしまう——これをヘテロ接合性の消失（Loss of Heterozygosity：LOH）、あるいは連続したホモ接合領域（Region of Homozygosity：ROH）と呼びます。この「同じ配列になる」性質が、潜性疾患の発症と直結します。
片方の親が、ある常染色体潜性（劣性）遺伝疾患の病的バリアントをヘテロ接合で持つ保因者（健康）だったとします。ふつうはもう一方の親から正常なアレルをもらうため、子どもが発症する確率は低いはずです。ところが、その病的バリアントを持つ染色体がアイソダイソミーとして子に伝わると、子どもは自動的にホモ接合（両方が変異型）となり、本来起こりにくいはずの潜性疾患が発症してしまいます。実際に、先天性副腎皮質過形成症（21-水酸化酵素欠損症など）や、第16染色体父系UPDによるファンコニ貧血（FANCA遺伝子）など、片親のみが保因者の家系で予期せず発症した例が蓄積しています。UPDは、家系図だけでは説明できない「見えない要因」として働くのです。
理由③：隠れた異数性モザイクの存在
トリソミーレスキューなどで生じたUPDでは、修復が不完全だったり、胎盤などの一部の組織にだけ最初のトリソミー細胞が残ったりすることがあります。これが胎盤限局性モザイク（CPM）です。たとえば第16染色体母系UPDで見られる重度の胎児発育不全は、第16染色体上のインプリント異常そのものよりも、胎盤などに残った「隠れた第16トリソミーモザイク」による胎盤機能不全が主因と近年は指摘されています。第21染色体UPDの例でも、胎盤側に26%の割合でトリソミー21モザイクが残っていた報告があります。UPDは、その背後に潜む細胞遺伝学的異常を知らせるサインにもなり得るのです。
5. 染色体別に見るインプリンティング疾患
🔍 関連記事：プラダー・ウィリー症候群／アンジェルマン症候群／シルバー・ラッセル症候群
同じ染色体のUPDでも、残った染色体が父由来か母由来かで、まったく異なる病気になります。これはエピジェネティック制御の複雑さを象徴する現象です。たとえば第15番では、母由来だけになるとプラダー・ウィリー症候群、父由来だけになるとアンジェルマン症候群と、正反対のような症状を示します。第11番では、父由来でベックウィズ・ヴィーデマン症候群（過成長）、母由来でシルバー・ラッセル症候群（成長不全）と、これも対照的です。主なものを表にまとめます。
なお、第14番のテンプル症候群・カガミ・オガタ症候群、第20番の各症候群は、それぞれ第14染色体長腕（14q32）や第20染色体上のインプリント遺伝子群（DLK1、RTL1、MEG3、GNASなど）のバランスが崩れることで生じます。これらは小児期発症の希少疾患で、症状の現れ方も多彩です。気になる所見があるときは、自己判断せず専門医にご相談ください。
6. ロバートソン転座とUPDリスク：数字を正しく見る
🔍 関連記事：ロバートソン転座とは／ダウン症の再発リスクと遺伝／羊水検査・絨毛検査について
生殖医療や出生前診断の現場でよく出会う染色体構造異常がロバートソン転座です。これは末端着糸型染色体（第13・14・15・21・22番）の長腕どうしが動原体付近で融合する再構成で、一般人口の約1,000人に1人が均衡型の保因者とされます。保因者自身はふつう無症状ですが、配偶子形成のときに三価染色体を作り、分離がうまくいかず、異数性の精子や卵子ができやすくなります。その異数性の配偶子が受精し、トリソミーレスキューやモノソミーレスキューが働くことで、第14番・第15番を含む転座ではインプリンティング疾患の原因となるUPD児が生まれるリスクを抱えることになります。
ここで重要なのが、近年の大規模データが示す「実際の数字」です。インプリント染色体（第14・15番）を含む非相同ロバートソン転座の保因者の妊娠で、胎児に実際にUPDが起こる経験的リスクは約0.06%〜0.8%（1%未満）と、きわめて低いことがわかっています。あるラボの過去7年のデータでも、第14・15番を含む転座と診断された胎児18例すべてでUPDは否定され、両親からの正常な遺伝が確認されました。一方、羊水検査や絨毛検査には手技に伴う流産のリスクがあります。つまり、超音波で胎児に明らかな異常がないのに「UPDを除外する目的だけ」でルーチンに侵襲的検査をすることは、必ずしも勧められない場合が増えています。ただし、転座が遺伝性ではなく新生突然変異（de novo）の場合や、超音波で羊水過多・発育遅延などの異常がある場合は、リスクの考え方がまったく異なるため、積極的に検討すべきです。
7. UPDはどうやって調べる？検査と診断
前述のとおりUPDはコピー数中立のため、従来のGバンド法による核型分析やFISH法では直接検出できません。診断には、目的に応じた専用の手法が必要です。技術の進歩により、検査の選択肢は近年大きく広がりました。
①マイクロサテライト（STR）解析：長年のゴールドスタンダード
発端者（患者）と両親の3人（トリオ）のDNAを比べ、対象の染色体上の多数の目印（マイクロサテライト）を解析して、その染色体がどちらの親から来たかを直接たどる方法です。ヘテロダイソミーとアイソダイソミーを明確に区別でき、親の寄与を直接証明できる強みがあります。一方で、少なくとも片方（理想は両親）のDNAが必須で、サンプルが得られないと解析が難しくなります。
②メチル化解析（MS-MLPAなど）：インプリンティング疾患の第一選択
💡 用語解説：メチル化解析（MS-MLPA）
DNAのコピー数の変化と、シトシン残基のメチル化（インプリンティングの目印）の両方を、1本の反応で同時に調べられる効率のよい手法です。プラダー・ウィリー症候群／アンジェルマン症候群やベックウィズ・ヴィーデマン症候群／シルバー・ラッセル症候群など、インプリンティング疾患が強く疑われるときは、このメチル化解析が第一選択になります。UPD・微小欠失・配列を伴わない純粋なエピ変異までまとめて検出できるのが利点です。
注意したいのは、インプリンティング疾患では、染色体マイクロアレイ（CMA）を第一選択にはしないという点です。まずメチル化解析で異常を確認し、それがUPDによるものかを確かめる「原因の精査」としてSTR解析やアレイ解析を組み合わせる、という順序が標準的です。
③SNPアレイ（CMA）：ゲノム全体のROHを見える化
複数の先天奇形や神経発達の遅れがある患者では、SNPプローブを搭載した染色体マイクロアレイ（CMA）が第一選択の検査として推奨されています。SNPアレイは、コピー数変化（CNV）を高解像度で検出するだけでなく、ゲノム全体の遺伝子型からヘテロ接合性の消失（LOH）＝連続したホモ接合領域（ROH）を見える化できます。これにより、両親のサンプルがなくても、発端者単独のデータからアイソダイソミーを強く推定できるようになりました。ただし、ヘテロダイソミーはLOHを伴わないため、親データを使った特殊な解析をしない限り、SNPアレイ単独では見逃すリスクが残ります。
④次世代シーケンシング（NGS）とバイオインフォマティクス
近年の最大の変化は、全エクソーム解析（WES）・全ゲノム解析（WGS）のデータから直接UPDを検出する手法の登場です。NGSデータの「Bアレル頻度（BAF）」と「Log R Ratio（LRR）」を統合解析することで、コピー数の変化を伴わないLOHを高解像度で同定できます。次の図は、その見え方の原理を示したものです。
図：SNPアレイ・NGSで「アイソダイソミー（LOH）」が見えるしくみ
横軸は染色体上の位置。中央の青い帯がアイソダイソミー（片親由来の領域）です。
正常領域では0.0・0.5・1.0の3本に分かれるBアレル頻度が、アイソダイソミー領域では0.5（ヘテロ接合）の帯だけ消えて0.0と1.0の2本になります。これが「コピー数は正常なのにヘテロ接合性が失われる（LOH）」というUPD特有のサインです。
さらに最新の手法では、トリオのシーケンスデータを入力に、隠れマルコフモデル（HMM）で正常遺伝とUPDを自動判別する「UPDhmm」のようなアルゴリズムも開発されています。約2,400の自閉スペクトラム症家系のコホート解析に適用され、これまで未報告だった第8染色体の父系アイソダイソミーと第22染色体の母系ヘテロダイソミーを病因として同定することに成功しました。産科領域でも、標的アンプリコンシーケンス（TA-seq）を用い、出生前段階で感度90.9%・特異度97.7%という性能でUPDやインプリンティング異常を検出する研究が進んでいます。
8. 遺伝カウンセリングと再発リスク：出生前と出生後を分けて考える
UPDが見つかったとき、遺伝カウンセリングで最も大切な情報のひとつが再発リスクです。一般的な常染色体潜性（劣性）疾患では、両親がともに保因者の場合、次のお子さんの発症リスクは妊娠ごとに25%（4分の1）と計算されます。ところが、お子さんの潜性疾患が「片方の親だけが保因者で、その親由来の染色体がアイソダイソミーで二重化したこと」が原因だった場合、状況はまったく異なります。減数分裂の不分離、特定の親の配偶子の関与、レスキューといった独立した偶然がもう一度同じように重なる確率は天文学的に低いため、この場合の再発リスクは事実上ゼロに近いとみなせます。前述のとおり、非相同ロバートソン転座の保因者からのUPD再発リスクも経験的に1%未満です。
出生前診断と出生後診断は別もの
診断は「出生前」と「出生後」で目的も手法も異なります。混同しないよう、分けて理解することが大切です。
米国臨床遺伝医学会（ACMG）は2020年にUPD検査の実践声明を更新しました。CMAで偶然見つかる広いROHの解釈について、単一染色体に限局した広いROHはアイソダイソミーを強く示唆する所見として報告すべきこと、複数の染色体にまたがるROHはむしろ両親の血縁関係（近親婚）を第一に考えること、そしてROH内にある潜性疾患の原因遺伝子についてホモ接合性変異のスクリーニング（リフレックステスティング）を行うことを推奨しています。一方で出生前検査については、過剰な侵襲的検査を避ける慎重な姿勢を一貫して示しています。検査を受けるかどうかは、超音波所見・保因者ステータス・手技のリスクを総合し、遺伝カウンセラーや専門医とともにご家族が納得して決める「共同意思決定」が基本です。なお、片方の親しか保因者でないはずの潜性疾患がUPDで見つかった経験は、ご家族が将来の妊娠を考えるうえで、保因者スクリーニングを検討する一つのきっかけにもなります。
9. よくある誤解
誤解①「UPDがあると必ず病気になる」
そうとは限りません。インプリンティングの制御を受けない染色体のUPDは、無症状の健康なキャリアとして報告されています。病気と確立しているのは第6・7・11・14・15・20番のUPDなど、限られたケースです。
誤解②「普通の染色体検査でわかる」
わかりません。UPDはコピー数中立のため、Gバンド法やFISH法では正常と見えてしまいます。メチル化解析・STR解析・SNPアレイ・NGSなど、目的に合った検査が必要です。
誤解③「親の遺伝なので次も必ず再発する」
多くのUPDは偶発的に生じるため、次のお子さんでの再発リスクはごくわずかと考えられています。「自分たちが高リスク家系だ」と過度に思い込む必要はありません。正確な評価のために遺伝カウンセリングが役立ちます。
誤解④「片親しか保因者でないなら潜性疾患は出ない」
アイソダイソミーがあると話は別です。片親の変異が二重化（ホモ接合化）して、本来起こりにくい潜性疾患が顕在化することがあります。家系図だけでは説明できない「見えない要因」です。
10. 臨床遺伝専門医からのメッセージ
よくある質問（FAQ）
🏥 染色体・遺伝のご相談
片親性ダイソミー・インプリンティング疾患・ロバートソン転座など
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参考文献
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