先天性代謝異常症を発症する疾患モデルブタの作出と利用に関する研究

• Project/Area Number: 17J09699
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Developmental biology
• Research Institution: Meiji University
• Principal Investigator: 内倉 鮎子 明治大学, 明治大学大学院農学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2017-04-26 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000); Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 先天性代謝異常症 / オルニチントランスカルバミラーゼ欠損症

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、体細胞核移植により作成したオルニチントランスカルバミラーゼ欠損症(OTCD)モデルブタの有性生殖的方法による量産システムの構築と、OTCDブタのトランスレーショナルリサーチへの応用である。
今年度は、OTC遺伝子KOの形質を有する精子を用いた後代個体の作出と表現型の解析を行った。
OTC遺伝子KOキメラオスと野生型メスの交配で得たF1雌個体には、理論値通り約1/2の確率(34/74)で変異遺伝子が伝達していた。OTC遺伝子ヘテロKO変異のキャリア個体(変異キャリア雌)の中には高アンモニア血症の症状を示す個体が確認された(8/31)。変異キャリア雌の突発的なOTCD発症について研究を深化させることは、臨床的な価値が非常に高い。
変異キャリア雌の交配により得られた産仔(計229頭)には、1/2の確率でOTC遺伝子の変異が伝達した。この結果は、X連鎖性劣性遺伝の遺伝様式に合致する。OTC X-Y雄は、出生時からOTCDの症状を呈した。以上の結果から、OTCキメラ雄を起点とし、OTC遺伝子変異の形質はF2世代まで忠実に継承し、OTCDブタの量産体制が確立された。
得られたOTCD個体の症状は重篤であった。これらの個体に対して細胞移植、遺伝子治療などの試験を行うためには、内科的介入による延命処置が必要であった。そこで、アンモニア解毒や窒素クリアランスを企図した療法や栄養補給法について検討した。
OTCD新生仔生の血中アンモニア値は、出生時より平均375μg/dL(n=14)と高値であり、死亡前には2000μg/dLに達した(正常値：120μg/dL以下)。シトルリンおよびフェニル酪酸ナトリウムの経口投与や、安息香酸ナトリウムおよびアルギニンの経静脈投与を行なった結果、一定期間血中アンモニア値を低値(35-168μg/dL)に維持し、数日程度の延命に有効であることを確認した。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Modeling lethal X-linked genetic disorders in pigs with ensured fertility (2018)
  • Author(s): Matsunari Hitomi、Watanabe Masahito、Nakano Kazuaki、Enosawa Shin、Umeyama Kazuhiro、Uchikura Ayuko、Yashima Sayaka、Fukuda Toru、Klymiuk Nikolai、Kurome Mayuko、Kessler Barbara、Wuensch Annegret、Zakhartchenko Valeri、Wolf Eckhard、Hanazono Yutaka、Nagaya Masaki、Umezawa Akihiro、Nakauchi Hiromitsu、Nagashima Hiroshi
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci USA Volume: 115 Issue: 4 Pages: 708-713
  • DOI: 10.1073/pnas.1715940115
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] マルファン症候群モデルブタの病態発現制御 (2018)
  • Author(s): 武藤智之, 梅山一大, 内倉鮎子, 岡本一駿, 徳山雄紀, 中野和明, 松成ひとみ, 渡邊將人, 長屋昌樹, 長嶋比呂志
  • Organizer: 第111回 日本繁殖生物学会大会
• [Presentation] 白血球抗原固定マイクロミニブタコロニーへの蛍光タンパク発現形質の導入 (2018)
  • Author(s): 梅山一大, 中野和明, 長谷川航希, 福田暢, 浅野吉則, 内倉鮎子, 畑江将太, 松成ひとみ, 渡邊將人, 長嶋比呂志
  • Organizer: 第65回日本実験動物学会総会
• [Presentation] ブタにおけるゲノム編集技術を用いた遺伝子ノックイン効率 (2018)
  • Author(s): 渡邊將人, 梅山一大, 松成ひとみ, 中野和明, 内倉鮎子, 高柳就子, 長嶋比呂志
  • Organizer: 日本ゲノム編集学会第3回大会
• [Presentation] DMDモデルブタの作出: I. 体外受精を用いたDMDヘテロノックアウト雌の生産 (2018)
  • Author(s): 松成ひとみ, 内倉鮎子, 岡本一駿, 渡邊將人, 中野和明, 梅山一大, Wolf E, 中内啓光, 長嶋比呂志
  • Organizer: 日本筋学会第4回学術集会
• [Presentation] 膵臓・血管同時欠損ブタおよび肝臓欠損ブタの胚盤胞補完 (2018)
  • Author(s): 松成ひとみ, 渡邊將人, 内倉鮎子, 八島紗耶香, 岡本一駿, 武藤智之, 徳山雄紀, 中野和明, 梅山一大, 長屋昌樹, 中内啓光, 長嶋比呂志
  • Organizer: 第17回日本再生医療学会
• [Presentation] 中空糸ガラス化（HFV）法によるマウス未受精卵凍結保存の研究 (2018)
  • Author(s): 後藤千夏, 笠井悠里, 陳聰聰, 林明日香, 内倉鮎子, 松成ひとみ, 長嶋比呂志
  • Organizer: 日本畜産学会第124回大会
• [Presentation] dystrophin遺伝子ノックアウトキメラブタの凍結精子を基盤としたデュシェンヌ型筋ジストロフィー病態発現モデルの生産 (2018)
  • Author(s): 岡本一駿, 松成ひとみ, 内倉鮎子, 小見山泰史, 徳山雄紀, 戎谷力也, 金子実央, 高瀬仁美, 平出恭我, 中野和明, 渡邊將人, 梅山一大, Wolf E, 中内啓光, 長嶋比呂志
  • Organizer: 第6回 日本先進医工学ブタ研究会
• [Presentation] デュシェンヌ型筋ジストロフィーモデルブタの作出 (2018)
  • Author(s): 岡本一駿, 松成ひとみ, 内倉鮎子, 小見山泰史, 徳山雄紀, 戎谷力也, 金子実央, 高瀬仁美, 平出恭我, 中野和明, 渡邊將人, 梅山一大, Wolf E, 中内啓光, 長嶋比呂志
  • Organizer: 第111回 日本繁殖生物学会大会
• [Presentation] DMDモデルブタの作出: II. DMDヘテロノックアウト雌の繁殖による病態発現モデルの作出体制の構築 (2018)
  • Author(s): 岡本一駿, 松成ひとみ, 小見山泰史, 徳山雄紀, 戎谷力也, 金子実央, 高瀬仁美, 平出恭我, 内倉鮎子, 中野和明, 渡邊將人, 梅山一大, Wolf E, 中内啓光, 長嶋比呂志
  • Organizer: 日本筋学会第4回学術集会
• [Presentation] 中空糸法によるブタ胚および割球のガラス化保存 (2017)
  • Author(s): 内倉鮎子, 八島紗耶香, 梅木育磨, 板崎栞, 中野和明, 松成ひとみ, 長嶋比呂志
  • Organizer: 第３５回日本受精着床学会 総会・学術講演会
• [Presentation] TALENおよびCRISPR-Cas9を用いたブタ卵へのCytoplasmic injectionによるモザイクの出現頻度 (2017)
  • Author(s): 渡邊將人, 内倉鮎子, 八島紗耶香, 松成ひとみ, 中野和明, 高柳就子, 梅山一大, 佐久間哲史, 山本卓, 森田純代, 堀居拓郎, 畑田出穂, 長嶋比呂志
  • Organizer: 日本ゲノム編集学会第2回大会
• [Presentation] 膵島・血管同時欠損ブタおよび肝臓欠損ブタの胚盤胞補完 (2017)
  • Author(s): 松成ひとみ, 渡邊將人, 内倉鮎子, 八島紗耶香, 岡本一駿, 武藤智之, 徳山雄紀, 中野和明, 梅山一大, 長屋昌樹, 中内啓光, 長嶋比呂志
  • Organizer: 第17回日本再生医療学会
• [Presentation] Generation of SALL1 knockout pigs using the CRISPR/Cas9 system via cytoplasmic injection (2017)
  • Author(s): Watanabe M, Uchikura A, Morita S, Matsunari H, Takayanagi S, Yashima S, Nakano K, Umeyama K, Horii T, Hatada I, Nagashima H
  • Organizer: Fourth World Congress of Reproductive Biology (WCRB2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Generation of SALL1 KO pigs by cytoplasmic injection of Platinum TALEN mRNA into zygotes (2017)
  • Author(s): Yashima S, Watanabe M, Uchikura A, Nakano K, Matsunari H, Kasai Y, Fukuda T, Takayanagi S, Umeyama K, Sakuma T, Yamamoto T, Nagashima H
  • Organizer: Fourth World Congress of Reproductive Biology (WCRB2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Phenotypic variation in the cloned pigs with heterozygous fibrillin-1 mutation (2017)
  • Author(s): Umeyama K, Arai Y, Nakano K, Fukuda T, Umeki I, Uchikura A, Kasai Y, Matsunari H, Nagaya M, Watanabe M, Ohgane J, Nagashima H
  • Organizer: Fourth World Congress of Reproductive Biology (WCRB2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Post-mortem sperm regeneration from genetically modified disease model pigs (2017)
  • Author(s): Kasai Y, Umeyama K, Katsumata Y, Yashima S, Uchikura A, Matsunari H, Nakano K, Nagashima H
  • Organizer: Fourth World Congress of Reproductive Biology (WCRB2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Induced chimerism rescues lethal trait of Duchenne muscular dystrophy (DMD) model pig (2017)
  • Author(s): Matsunari H, Kurome M, Yashima S, Fukuda T, Nakano K, Uchikura A, Watanabe M, Umeyama K, Nagaya M, Kessler B, Wuensch A, Klymiuk N, Wolf E, Nagashima H
  • Organizer: Fourth World Congress of Reproductive Biology (WCRB2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of vitrified blastomeres of genotyped porcine embryos (2017)
  • Author(s): Uchikura A, Yashima S, Umeki I, Matsunari H, Nakano K, Itazaki S, Nagashima H
  • Organizer: Fourth World Congress of Reproductive Biology (WCRB2017)
  • Int'l Joint Research