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胎児タンパク質とは、胎児期に高濃度で存在するタンパク質のことです。多くの場合、関連するタンパク質は出生後または胚において同様の役割を担い、その場合、胎児型タンパク質は胎児型アイソフォームと呼ばれます。胎児型アイソフォームをコードする遺伝子は、ゲノム上で成人型相同遺伝子の隣に存在する場合があり、そのような場合、遺伝子座制御領域が胎児型から成人型への移行を調整することがよくあります。また、胎児型アイソフォームは、胎児型エクソンを用いた選択的スプライシングによって、アミノ酸配列の一部のみが異なるタンパク質を生成することによって生成される場合もあります。場合によっては、胎児型タンパク質の継続的な発現が疾患の存在を明らかにしたり、鎌状赤血球貧血などの疾患の治療に役立つことがあります。よく知られている例としては、以下のようなものがあります。
胎児ヘモグロビンは、F細胞と呼ばれる赤血球の構成要素です。[ 3 ]これは、2つのαサブユニットと2つのγサブユニットからなる四量体タンパク質です。これは、2つのαサブユニットと2つのβサブユニットを持つ成人ヘモグロビンとは異なります。胎児ヘモグロビンは、11番染色体上の遺伝子によってコードされています。胎児ヘモグロビンのγサブユニットは、成人ヘモグロビンのβサブユニットとは異なり、136番目の位置に中性で非極性のアミノ酸を含んでいます。このため、このタンパク質は成人のタンパク質とは異なる構造を持ち、胎児の発育を助けます。胎児ヘモグロビンの主な機能は、妊娠中に妊婦から胎児へ酸素を運搬することです。胎児ヘモグロビンは酸素に対する親和性が高いため、このシステムにおいて非常に重要です。胎児ヘモグロビンは、胎児と妊婦の妊娠合併症のスクリーニングに使用できます。胎児ヘモグロビンは、鎌状赤血球貧血の治療にも使用できます。このヘモグロビンは酸素に対する親和性が高いため、病気の影響を受けにくい。ヒドロキシ尿素は、成人の胎児ヘモグロビン量を増やすために使用される。[ 4 ]胎児ヘモグロビン値は出生後6か月以内に低下する。6か月を過ぎても値が高い場合は、サラセミア、白血病、鎌状赤血球貧血などの血液疾患を示している可能性がある。[ 5 ]サラセミアは、血液細胞が十分な酸素を運べない血液疾患である。白血病は血液の癌であり、鎌状赤血球貧血は、赤血球が十分な酸素を運べず、鎌状に変形する状態である。胎児ヘモグロビンは臍帯血にも見られる。酸素に対する親和性が高いため、妊婦から胎児へより多くの酸素がより効率的に伝達される。胎児ヘモグロビン値が高い一般的な血液疾患は、貧血などの症状を示す。[ 3 ]
胎児トロポニンTは、成人および乳児に見られる心臓タンパク質です。胎児心筋には4つのトロポニンT（TnT）アイソフォームが存在します。TnT1とTnT2は成人心筋にも存在します。TnT1は他の2つのアイソフォームと共に存在します。他のアイソフォームの1つである胎児心臓TnTアイソフォームは、胎児骨格筋にも存在します。これらのアイソフォームは、胎児と成人心筋では異なる発現を示します。[ 6 ]
胎児トロポニンI（TnI）は、成人および乳児に存在する心臓および骨格タンパク質であり、それぞれに特有の異性体が存在します。TnIsとTnIcの2つのアイソフォームが発見されており、発生期にはTnIsがより優勢です。TnIcは成人に多く見られるアイソフォームです。出生後にTnIsレベルは低下し、成人ではTnIcがより優勢なアイソフォームになります。[ 7 ]
α-フェトプロテイン（AFP）は、α1グロブリンファミリーに属するタンパク質です。アルファグロブリンは、さまざまな機能を持つ丸い輸送タンパク質です。ヒトAFPは、胎児の肝臓、卵黄嚢、消化管で産生され、血漿中に分散されます。胎児の母親も、胎児から直接AFPを受け取ります。[ 8 ] AFPは1965年にヒト胎児血清で初めて発見され、アルブミンの胎児版であることが判明しました。1980年代の研究では、胎児の大きさや妊娠週数がAFPの濃度に影響を与え、母体、静脈、臍帯動脈のAFPが互いに関連していることがわかりました。AFPレベルが低いと妊娠リスクが低く、AFPが高いと他の要因とともに妊娠リスクが高いと判断されました。第4染色体上のAFPをコードする遺伝子は、アルブミンをコードする遺伝子と関連しており、それらはすべて染色体上に集まっています。 AFP遺伝子には、プロモーター、3つのエンハンサー、およびAFPの調節を助ける2つのサイレンサーが含まれています。エンハンサーは出生後にブロックされ、AFPの産生を停止し、代わりにアルブミン遺伝子を助けます。[ 9 ]このタンパク質はアルブミンに似ており、胎児血清中に存在する主要なタンパク質です。[ 10 ]ヒトAFPは染色体4上の遺伝子によってコードされ、591個のアミノ酸から構成され、68～72 kDaの重さです。これは糖タンパク質ですが、ヒトAFPは単鎖の1つのアミノ酸にのみ糖鎖側鎖を持っています。このタンパク質には、ジスルフィド結合を形成できるシステインが含まれており、単鎖がループ状に折り畳まれることでU字型またはV字型の二次元構造を形成します。ヒトAFPの糖鎖はレクチンと結合することができ、レクチンは細胞内のシグナル伝達と免疫応答に関与しています。また、腫瘍部位の発生源を特定することができ、結合したレクチンは薬物療法の標的とすることができます。レクチン親和性電気泳動は、レクチンの結合により腫瘍を識別するために使用できます。AFPは、エネルギー生成と貯蔵、血漿合成、およびタンパク質アンカーに寄与する脂肪酸を取り込むことができます。また、コレステロールを体全体に運ぶリポタンパク質も取り込むことができます。AFP濃度はヒト胎児に豊富ですが、出生後に減少します。[ 11 ]成人では、AFPの正常値は0～40 ng/mLで、この値が高い場合は、疾患、癌、および胎児の欠陥を示す可能性があります。妊婦では、AFP値は14週から32週まで上昇し、 妊娠中期には10～150 ng/mLの範囲になります。これが、AFPが成人の腫瘍マーカータンパク質として他の検査と併用できる理由です。[ 12 ]AFPは半減期が4～5日の単一のポリペプチド鎖です。胎児で通常発現するこのタンパク質は、中胚葉および内胚葉腫瘍でも発現することがあります。胎児の欠陥があるとAFPの濃度が低くなる場合があり、そのマーカーとして使用されます。妊婦のAFPが低い場合は、ダウン症候群を示唆する可能性があります。AFPにはL1、L2、L3の3つの形態があります。L1は肝疾患に最もよく関連する形態であり、L3は悪性腫瘍に最もよく関連する形態です。AFP-L3は、全体的なAFPレベルと比較して、肝細胞癌を早期に検出するために使用できます。肝硬変はより多くのAFPを産生する可能性がありますが、200を超える濃度は肝細胞癌を示唆する可能性があります。[ 12 ] AFPは化学療法の有効性を示すためにも使用できます。肝臓癌などの一部の癌は、悪性細胞が胎児細胞のように機能するようになる可能性があるため、高濃度のAFPを産生します。化学療法が効果的な場合、AFP濃度は正常範囲まで低下し始めますが、効果がない場合は濃度は低下しません。術後検査では、悪性腫瘍が除去されたかどうか、または見逃された転移があるかどうかが示されます。AFP濃度を測定する検査は血液検査です。AFPが示す最も一般的な癌の種類は、肝臓、卵巣、精巣です。[ 13 ]毛細血管拡張性運動失調症と呼ばれるまれな遺伝性疾患も、人々のAFPレベルの上昇を引き起こす可能性があります。[ 14 ]