疾患に関係する遺伝子
疾患概要
プロタン色覚異常は、人間の色覚に影響を与える一種の色覚異常であり、赤色を正しく認識できないことが特徴です。この状態は、赤色錐体色素をコードするOPN1LW遺伝子の変異によって引き起こされます。この遺伝子は、赤色光（波長約560nm）に対して最大感度を持つ赤色錐体の光受容体に必要なオプシンをコードしています。プロタン色覚異常の場合、このオプシンの機能が変異によって変更され、結果として赤色の光を正常に感知できなくなります。
ヒトの正常な色覚は、約420nm（青錐体）、530nm（緑錐体）、560nm（赤錐体）の光に対して最大感度を持つ3つのクラスの錐体に基づいています。これらの錐体は、色を知覚するために光の吸収を比較する神経回路に情報を提供します。通常、この3色性視により、人間は赤、黄、緑、青を含む幅広い色を知覚できます。
異常三色覚は、通常の3色性視の一形態であり、一つの錐体色素が正常とは異なる感度を持っています。プロタン色覚異常（異常な赤色様視細胞を持つ場合）およびデュタン色覚異常（異常な緑色様視細胞を持つ場合）は、異常三色覚の例です。これらの状態は通常、色の知覚に影響を与えますが、日常生活において重大な障害になることは少ないです。ただし、特定の職業や活動においては、色識別能力の差異が影響を及ぼすことがあります。
色覚異常の遺伝学的な側面は複雑であり、健常者と色覚異常者の間にも共通の変異が存在することが知られています。この分野の研究は、色覚異常の理解を深め、将来的には治療法の開発につながる可能性があります。
色覚異常は、色を識別または知覚する能力に影響を及ぼす遺伝的または後天的な条件のグループを指します。これらの状態は、視覚システム内の特定の成分が正常に機能しないために生じます。色覚異常には様々な形態がありますが、最も一般的なタイプは赤-緑色覚異常と青-黄色覚異常です。
●赤-緑色覚異常
赤-緑色覚異常は、色覚異常の中で最も頻繁に見られるタイプです。これには二つの主要な形態があります。
プロタノピー（Protanopia）：赤色錐体の機能不全または欠如により、赤色を正しく知覚できない状態。
デウテラノピー（Deuteranopia）：緑色錐体の機能不全または欠如により、緑色を正しく知覚できない状態。
これらの条件は、特に赤、黄、緑の色調の区別に影響を与えます。しかし、これらの色覚異常は通常、視力の鋭さには影響を与えません。
●青-黄色覚異常
青-黄色覚異常は比較的まれで、人々が青と緑、および黄色と赤の区別をするのを困難にします。これは主に、S錐体（青色錐体）またはそれに関連する神経経路の問題によって引き起こされます。このタイプの色覚異常も、視力の鋭さには直接的な影響を与えませんが、特定の色間の区別を困難にすることで、日常生活に挑戦をもたらすことがあります。
●完全色盲
また、完全色盲（全色覚異常またはアキロプシア）と呼ばれる、非常にまれな形態の色覚異常も存在します。この状態の人々は、色を全く知覚することができず、通常、白黒またはグレースケールで世界を見ます。これは視力に影響を及ぼす可能性があり、特に明るい光の下での視覚的不快感や視力の低下が伴うことがあります。
色覚異常は、遺伝子の変異によって最も一般的に引き起こされますが、特定の疾患や薬物の影響、さらには加齢によっても後天的に発生する可能性があります。色覚異常を持つ人々は、色の識別に役立つ特殊な眼鏡やレンズ、デジタルアプリケーションなど、さまざまな補助ツールを利用して、日常生活の課題に対処しています。
OPN1LW遺伝子およびOPN1MW遺伝子に起こる複数の遺伝子変異は、赤、黄、緑の色を区別するのが困難または不可能な赤緑色覚異常を引き起こすことがあります。この色覚異常の大部分は、これら二つの遺伝子における構造再配列に由来します。遺伝子が非常に似ているため、親から子への遺伝の過程で遺伝物質の入れ替わり（組換え）が起こり、遺伝子の削除やOPN1LWとOPN1MWの一部を含むハイブリッド色素遺伝子の形成につながることがあります。また、OPN1LW遺伝子の単一の塩基対変化も、より珍しい色素異常の原因となり得ます。
L錐体が完全に機能しなくなると、色覚は他の2種類の錐体に完全に依存するようになり、これを原始視と呼びます。プロタノマリーは、部分的に機能するハイブリッド色素遺伝子が正常なOPN1LW遺伝子に置き換わることによって生じる、より軽度の赤緑色覚異常です。これらハイブリッド遺伝子によって生産される色素は、赤緑色覚を障害する異常な視覚特性を示します。
さらに、OPN1LW遺伝子の一般的な変異（多型）、具体的にはセリンをアラニンに置き換えるSer180Ala多型は、正常な色覚の個人間の微妙な差異や赤緑色覚異常の重症度に影響を与える可能性があります。この多型が色覚異常の重症度に果たす役割については、研究が進められています。
上の図は、ハイブリッド錐体オプシン遺伝子の生成を示しています。
減数分裂の過程で、相同染色体間でDNAの同等領域が交換される交叉が起こり、集団内の遺伝的多様性が高まります。Lオプシン遺伝子とMオプシン遺伝子は、X染色体上で非常に類似しており近接して配置されているため、この遺伝子座でのズレが発生しやすくなっています。この場所で交雑（交叉）が発生すると、Lオプシン遺伝子とMオプシン遺伝子が混ざり合い、ハイブリッド錐体オプシン遺伝子が形成されます。何世代にもわたるこの混合は、今日見られるオプシン遺伝子の配列やコピー数における広範な変異を生み出しました。これらの変異の多くは色覚異常を引き起こします。
臨床的特徴
Waaler (1968)による研究では、錐体内に存在する2種類の異なる色素が赤と緑の感度を調節していることが明らかにされました。この研究により、各錐体が特定の色素を1種類のみ含んでいることが示され、色覚の基礎的な理解が深まりました。
一方、Simunovicら (2001) は、赤緑色覚異常者や単色症者がスコトピック（暗所）条件下で選択的な優位性を持つかどうかを調査しました。彼らは、赤緑色覚異常者、単色症者の小さなサンプル、および年齢をマッチさせた色覚正常な対照群を用いて、暗順応、暗視野感度、暗視野知覚課題の成績を比較しました。しかし、その結果、赤緑色覚異常や単色症が暗視野条件下で選択的優位性を与えるという証拠は見つかりませんでした。
これらの研究は、色覚異常の理解と、特定の視覚条件下での視覚性能の違いを調べる上で貴重な情報を提供しています。しかし、色覚異常が特定の条件下で有利となるかどうかについては、さらなる研究が必要であることが示唆されています。
色覚異常1型色覚（赤色盲）のおよび日常生活における影響
色覚異常1型、通称「赤色盲」は、赤色を認識する能力が欠如している状態を指します。これは、色を識別する際に主に影響を及ぼし、日常生活において様々な挑戦をもたらす可能性があります。以下に、赤色盲が日常生活に与える影響のいくつかを紹介します。
交通信号の識別
赤色盲の人々は、交通信号の赤や緑を識別するのに苦労することがあります。これは、運転時や歩行者として交差点を渡る際に特にリスクを高めることがあります。
食品の熟度の判断
果物や野菜の熟度を色で判断するのが難しいため、食品の新鮮さや品質を評価する際に課題となることがあります。たとえば、赤いトマトやピーマンの熟度を見分けることが難しくなります。
衣服やインテリアの色の選択
赤色盲の人々は、衣服やインテリアの色の組み合わせを選ぶ際にも困難を経験することがあります。色の調和が取れているかを判断するのが難しくなり、ファッションやデザインに関連する職業や趣味に影響を及ぼす可能性があります。
教育や職場での挑戦
学校や職場で色を用いた資料や図表が頻繁に使用される場合、赤色盲の人は情報を理解するのに障害を感じることがあります。特に、赤と緑を区別する必要があるグラフや地図の解釈に問題が生じることがあります。
スポーツやゲーム
一部のスポーツやゲームでは、色でチームを識別したり、ゲームの進行状況を追跡したりすることがあります。赤色盲の人々は、これらの状況で不利になることがあります。
社会的な誤解
色覚異常に対する誤解や認識不足が社会に存在するため、赤色盲の人々は誤解を受けたり、支援が必要な状況で適切な助けを得られないことがあります。
これらの挑戦にもかかわらず、多くの赤色盲の人々は、色の識別に代わる戦略を開発し、日常生活のさまざまな側面に適応しています。また、テクノロジーの進歩により、色覚異常を補助するアプリケーションや道具が開発されており、これらのツールを活用することで、生活の質を向上させることができます。
診断
一方、石原プレート（Ishihara plates）は、赤-緑色覚異常のスクリーニングに広く用いられていますが、プロタン型（赤色弱）とデウタン型（緑色弱）の区別を明確にすることはできません。これらは、数字やパターンが異なる色のドットで構成されたプレートを用いて、色覚異常を持つ人々が特定の図形を識別できないことに基づいています。
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より引用
ナーゲルアノマロスコープは色覚異常の詳細な診断には最適ですが、高価であり操作が複雑で時間がかかるため、一般的な臨床や「現場」での使用には適していません。そのため、より簡便な方法として東京医科大学テストやAO-HRR（Hardy-Rand-Rittler）偽色板テストがあります。これらは書籍形式のテストで、特に併用することで、色覚異常のスクリーニングと鑑別において信頼性が高く、使いやすい方法とされています。
クローンが考案したNagel anomaloscopeを改良した方法により、特定の色覚異常の形態、例えば重ヘテロ接合体やプロトヘテロ接合体など、より細かい区別を同定することが可能です。このように、色覚異常の診断には複数の方法が存在し、それぞれの方法は特定の利点と限界を持っています。適切な診断ツールの選択は、診断の目的、利用可能なリソース、被験者の状況によって異なります。
遺伝子検査に併用される心理物理学的色覚検査の例として、簡易な色覚検査を紹介します。この検査は、特別な訓練を必要とせず、短時間で実施可能なものです。検査では、色度がプロタン（赤色盲）、デウタン（緑色盲）、トリタン（青黄色盲）の錯乱線に該当する色の点を含む複数の点群が使用されます。各点群には、これら3つのタイプのうちの1つに該当する色の点が1つずつ含まれています。
被験者のタスクは、各グループ内で異なる色のドットを正確に識別することです。この検査は、被験者が特定の色覚異常を持っているかどうかを判断するために用いられます。もし被験者が1回でも間違えると、その色覚検査は不合格となります。これにより、色覚異常の有無だけでなく、その種類（プロタン、デウタン、トリタン）についても迅速に評価することが可能になります。
このような色覚検査は、遺伝子検査と併用することで、色覚異常の診断における信頼性と正確性を高めることができます。また、簡単かつ迅速に実施できるため、幅広い場面でのスクリーニングに適しています。
命名法
Farnsworthは1943年に、これらの色覚異常の間には密接な関係があり、それらをプロタン、デウタン、トリタンの総称で区別することが有効であると提案しました。この分類は、色覚異常を理解しやすくするだけでなく、視覚科学における診断と研究の方向性を明確にしました。
プロタノピア (Protanopia) は、赤色感受性が欠如している状態であり、赤色を正しく感知できない。
デウタノピア (Deuteranopia) は、緑色感受性が欠如している状態であり、緑色を正しく感知できない。
トリタノピア (Tritanopia) は、青色感受性が欠如している状態であり、青色を正しく感知できない。
これらの用語は、色覚異常の人々が世界をどのように知覚しているかを理解するのに役立ちます。さらに、この分類法は色覚異常の検査や治療法の開発にも重要な役割を果たしています。Farnsworthの貢献により、色覚異常の分類が明確になり、視覚科学の分野での研究や診断における重要な進歩を促進しました。
分子遺伝学
Nathansらによる画期的な研究は、赤色色素遺伝子が単一であるのに対し、緑色色素遺伝子が正常な色覚を持つ人々の間で数が異なることを明らかにしました。この発見は、緑色色素遺伝子がタンデム配列になっており、プロタン色覚異常よりもデウタン色覚異常が一般により一般的であることの説明に貢献しています。さらに、非相同ペアリングや不等式クロスオーバー、遺伝子の転換などが色覚異常の発生に関与している可能性が示唆されています。
Drummond-Borgらの研究は、赤緑色覚異常が赤と緑の色素遺伝子間の不均等なクロスオーバーによって生じるという考えを支持しています。特定の家系において、色覚異常の重症度の差が融合遺伝子と赤色色素遺伝子および緑色色素遺伝子の間のクロスオーバー部位の差に関連していることが示されました。この家系の調査では、色覚が正常と判断された人々も異常な融合遺伝子を持っていることが明らかにされ、正常な色覚を持つことの可能性が、正常な赤色色素遺伝子と少なくとも1つの正常な緑色色素遺伝子の存在によるものであることが示唆されました。
Deebらの1992年の研究は、色覚異常の遺伝子型と表現型の関係に光を当てた重要な作業です。この研究では、64人の色覚異常を持つ男性の遺伝子型を分析し、緑色素遺伝子の欠失や赤-緑ハイブリッド遺伝子、緑-赤ハイブリッド遺伝子の形成が一般的であることを発見しました。特に、プロタン（赤色覚異常）は5-プライム赤緑雑種遺伝子と関連しており、デウタン（緑色覚異常）は緑色色素遺伝子の欠失や5-プライム緑-赤ハイブリッド遺伝子、まれに5-プライム緑-赤-緑ハイブリッド遺伝子と関連していました。
この研究の特筆すべき点は、表現型における色覚異常の種類（プロタンまたはデウタン）が分子解析によって予測できることを示したことです。赤と緑のハイブリッド遺伝子は常にプロタン色覚異常と関連していること、および緑と赤のハイブリッド遺伝子の存在が必ずしも表現型的に色覚異常を示すわけではないことが示されました。
また、MW（緑）オプシンとLW（赤）オプシン間のアミノ酸の違いによって感受性のスペクトルシフトが大きく影響を受けることも示されています。特に、部位180、277、285での置換はスペクトルシフトの大部分を占め、これらの部位の変異が色覚異常の特定の形態を引き起こす可能性があることを示唆しています。
さらに、Jaglaら（2002年）および上山ら（2002年）の研究も、色覚異常に関する重要な洞察を提供しました。Jaglaらの研究では、赤緑色覚異常男性の遺伝子型変異が色覚の表現型と正確に相関すること、一部のプロタノープがプロタノピアではなくプロタノマリーと一致する遺伝子配列を持つことが発見されました。上山らの研究では、先天性赤・緑色覚異常の日本人男性の遺伝子型分析を通じて、正常オプシンと変異オプシンの間の吸光度スペクトルの違いが視覚色素としての機能に重大な影響を与えることを示しています。
これらの研究は、色覚異常の遺伝子学的背景とその表現型の間の複雑な関係を解明し、特定の遺伝子変異が色覚に与える影響を理解するための基盤を提供しています。色覚異常の診断、治療、および管理において、これらの知見が重要な役割を果たしています。
歴史
根本と村尾による1961年の研究は、色覚異常の遺伝に関する理解において重要な貢献をしました。彼らの提唱した仮説は、色覚異常における優位性の順序が「正常→アノマリー→アノピア」であるというものでした。これは、現在Franceschetti仮説として知られています。この研究は、色覚異常の遺伝メカニズムを理解する上での基礎となり、後の研究に大きな影響を与えました。
Franceschetti仮説は、色覚の遺伝子がどのように遺伝するかについての理解を深める上で重要です。特に、X連鎖劣性遺伝の文脈において、色覚異常の遺伝的な特徴を説明するのに役立ちます。この仮説により、色覚異常がどのように家族間で伝わるか、特に男女間での異常の発現の差異がどのように生じるかについての洞察が提供されました。
根本と村尾の研究は、遺伝学における色覚異常の理解を進展させ、色覚異常の遺伝カウンセリングや診断におけるアプローチの基盤を築きました。この仮説は、色覚異常を持つ個人やその家族が自身の遺伝的状態をよりよく理解し、将来の世代への遺伝的リスクを考慮する上で役立っています。
色覚異常1型色覚（赤色盲）の患者やその家族が直面する課題への対応策
教育と意識向上
情報提供: 色覚異常についての正確な情報を提供し、理解を深める。家族や友人、教師や同僚など、患者の周囲の人々に色覚異常について教育することで、支援と適切な配慮を受けやすくなります。
学校でのサポート: 教育機関に色覚異常の状態を伝え、必要に応じて視覚資料の代替手段や補助を提供してもらう。
テクノロジーの活用
色識別アプリ: スマートフォンやタブレット用の色識別アプリケーションを利用して、日常生活で遭遇する色の識別をサポートします。
色覚補正レンズ: 赤色盲を補助する特殊な眼鏡やコンタクトレンズが市販されています。これらの製品は、色の識別を改善し、色の鮮やかさを高めるのに役立ちます。
日常生活の工夫
色コードの代替: 色で情報を伝える場合は、色だけに依存せず、テキストラベルやシンボル、パターンを併用することで、誤解を避けることができます。
環境の調整: 家庭や職場の環境を色覚異常に優しい設計にすることで、日々の活動を容易にします。例えば、色で機能を区別する代わりに形状やテクスチャで物を識別するようにするなどです。
教育資料の工夫: 学校や職場での教材やプレゼンテーションでは、色覚異常を考慮したデザインを採用することで、全ての参加者が情報を等しく理解できるようにします。
サポートとカウンセリング
サポートグループ: 色覚異常を持つ人々やその家族のためのサポートグループに参加することで、経験や対処法を共有し、心理的な支援を受けることができます。
専門家の助言: 必要に応じて、視覚療法士やカウンセラーなどの専門家からのアドバイスを求めることで、色覚異常に関連する課題への具体的な対策を見つけることができます。
色覚異常を持つ人々が直面する挑戦は、これらの対応策によって大きく軽減される可能性があります。社会全体での理解と配慮が進むことで、色覚異常者がより快適に生活できる環境が整備されることを期待します。
疾患の別名
RED COLORBLINDNESS
PROTANOMALY, INCLUDED
プロタノピア
赤色盲
プロタノマリーを含む
この記事の筆者：仲田洋美（医師）
