Establishment of novel therapeutic targets for obesity and diabetes about energy control by browning white adipose tissue

• Project/Area Number: 19J15006
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 54040:Metabolism and endocrinology-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 南野 寛人 京都大学, 医学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2019-04-25 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: ベージュ脂肪細胞 / 糖尿病 / 肥満 / 肥満症 / 褐色脂肪細胞 / テトラヒドロビオプテリン / 一酸化窒素

Outline of Research at the Start

白色脂肪細胞の褐色化-ベージュ脂肪細胞は、ミトコンドリアの脱共役（uncoupling protein 1: UCP1）を介しエネルギー消費を促進し、糖・脂質代謝を制御する脂肪として注目されている。今回、UCP1の遺伝子発現を標的とした、化合物ライブラリーを用いた大規模スクリーニングを行い、ベージュ脂肪細胞を活性化する新規化合物を探索・同定する。更に、同定された化合物によるエネルギー消費の促進機構を、オミックス解析手法などを用いて明らかにする。これらの研究を通し、抗肥満薬候補化合物を創出し、臨床応用へ向けた基盤構築を行う。

Outline of Annual Research Achievements

白色脂肪細胞の褐色化-ベージュ脂肪細胞は、ミトコンドリアの脱共役タンパクuncoupling protein 1 (UCP1)を介しエネルギー消費を促進し、糖・脂質代謝を制御する熱産生脂肪の一つとして注目されている。本研究では、UCP1ルシフェラーゼレポーターアッセイ系を用い化合物スクリーニングを行い、新規の薬剤同定を行うことを目的とした。
令和1年度の研究進捗により、1,000種類程度の化合物スクリーニングの後、複数のヒット化合物に関して同定している。しかし、更なる大規模な化合物スクリーニングに向け、実験系の安定化及びハイスループット化を行う必要が生じ、今年度は新たなレポーターアッセイ細胞株を共同研究先と協力し樹立することとなった。CRISPR-Cas9による遺伝子編集の最新手法を用い、UCP1ルシフェラーゼのノックインすることにより、新規の安定したレポーターアッセイ系の作出に成功し、以前の細胞株に比べより高感度にかつより簡便な手法でルシフェラーゼの蛍光強度を再現良く測定する事が可能になった。その後、COVID-19感染症の影響で、共同研究先への出入り制限などの研究進捗に支障を来す期間が数か月あり、ヒット化合物同定後の妥当性評価を含む研究進捗に遅れが生じた。現在、化合物のベージュ細胞株への暴露実験による作用機序の解明やモデル動物への投与による表現型解析を行っており、採用延長期間内での課題遂行へ鋭意努力している。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Habitual fish intake negatively correlates with prevalence of frailty among patients with rheumatoid arthritis (2021)
  • Author(s): Minamino Hiroto、Katsushima Masao、Torii Mie、Hashimoto Motomu、Fujita Yoshihito、Ikeda Kaori、Yamamoto Wataru、Watanabe Ryu、Murakami Kosaku、Murata Koichi、Nishitani Kohei、Tanaka Masao、Ito Hiromu、Ohmura Koichiro、Arai Hidenori、Inagaki Nobuya、Matsuda Shuichi
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 11 Issue: 1 Pages: 5104-5104
  • DOI: 10.1038/s41598-021-84479-0
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Urinary sodium-to-potassium ratio associates with hypertension and current disease activity in patients with rheumatoid arthritis: a cross-sectional study (2021)
  • Author(s): Minamino Hiroto、Katsushima Masao、Hashimoto Motomu、Fujita Yoshihito、Yoshida Tamami、Ikeda Kaori、Isomura Nozomi、Oguri Yasuo、Yamamoto Wataru、Watanabe Ryu、Murakami Kosaku、Murata Koichi、Nishitani Kohei、Tanaka Masao、Ito Hiromu、Ohmura Koichiro、Matsuda Shuichi、Inagaki Nobuya、Morinobu Akio
  • Journal Title: Arthritis Research & Therapy Volume: 23 Issue: 1 Pages: 96-96
  • DOI: 10.1186/s13075-021-02479-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Increased circulating adiponectin is an independent disease activity marker in patients with rheumatoid arthritis: A?cross-sectional study using the KURAMA database (2020)
  • Author(s): Minamino Hiroto、Katsushima Masao、Yoshida Tamami、Hashimoto Motomu、Fujita Yoshihito、Shirakashi Mirei、Yamamoto Wataru、Murakami Kosaku、Murata Koichi、Nishitani Kohei、Tanaka Masao、Ito Hiromu、Inagaki Nobuya、Matsuda Shuichi
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 15 Issue: 3 Pages: 0229998-0229998
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0229998
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Maternal supplementation of Tetrahydrobiopterin Regulates Differentiation of Fetus Brown Adipose Tissue and Contributes to Offsprings’ Metabolic Health (2020)
  • Author(s): Minamino H, Fujita Y, Oguri Y, Goto T, Ohashi A, Furuya F, Isomura N, Takesue K, Li Y, Kawarasaki S, Kawada T, Hasegawa H, Inagaki N
  • Organizer: The American Diabetes Association’s 80th Scientific Sessions.
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Negative Correlation Between Frailty and Fish Intake in Patients with RA: A Cross-sectional Study Using a Single-center Cohort Database (2020)
  • Author(s): Katsushima M, Minamino H, Torii M, Hashimoto M, Fujita Y, Ikeda K, Yamamoto W, Murakami K, Murata K, Nishitani K, Tanaka M, Ito H, Ohmura K, Matsuda S
  • Organizer: 22nd Asia-Pacific League of Associations for Rheumatology Congress.
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 関節リウマチ患者における血清アディポネクチン値と体組成の疾患活動度・治療抵抗性指標としての有用性の検討 (2020)
  • Author(s): 南野 寛人, 藤田 義人、勝島 將夫、橋本 求、吉田 玉美、白柏 魅怜、村上 孝作、村田 浩一、西谷 江平、田中 真生、伊藤 宣、稲垣 暢也
  • Organizer: 第93回日本内分泌学会学術総会
• [Presentation] テトラヒドロビオプテリンは胎児期より褐色脂肪組織の分化に関与し，出生後の糖・エネルギー代謝に持続的な影響を与える (2020)
  • Author(s): 南野 寛人、藤田 義人、小栗 靖生、大橋 晶子、後藤 剛、川原崎 聡子、古谷 太志、磯村 望、武居 晃平、李 瀛、河田 照雄、長谷川 宏幸、稲垣 暢也
  • Organizer: 第63回日本糖尿病学会年次学術集会
• [Presentation] 関節リウマチ患者における血清アディポネクチン増加は独立した疾患活動性マーカーである：KURAMAコホートを用いた横断研究 (2020)
  • Author(s): 勝島 將夫、南野 寛人、吉田 玉美、橋本 求、藤田義人、白柏 魅怜、山本 渉、村上 孝作、村田 浩一、西谷 江平、田中 真生、伊藤 宣、稲垣 暢也、松田 秀一
  • Organizer: 第48回日本臨床免疫学会総会
• [Presentation] テトラヒドロビオプテリンは胎仔期の褐色脂肪組織の分化を制御し、出生後の糖及びエネルギー代謝に関与する (2020)
  • Author(s): 南野 寛人、藤田 義人、小栗 靖生、大橋 晶子、後藤 剛、川原崎 聡子、古谷 太志、磯村 望、武居 晃平、李 瀛、長谷川 宏幸、河田 照雄、稲垣 暢也
  • Organizer: 第59回日本栄養・食糧学会近畿支部大会
• [Presentation] 関節リウマチ患者において習慣的な魚の摂取はフレイルの有病率低下と相関する～KURAMAコホートデータベースを用いた検討～ (2020)
  • Author(s): 南野 寛人, 藤田 義人、鳥井 美江、池田 香織、勝島 將夫、橋本 求、村上 孝作、村田 浩一、西谷 江平、田中 真生、伊藤 宣、大村 浩一郎、荒井 秀典、稲垣 暢也
  • Organizer: 第7回日本サルコペニア・フレイル学会
• [Presentation] テトラヒドロビオプテリンは胎児期の褐色脂肪組織の分化を制御し、出生後の糖及びエネルギー代謝に関与する (2020)
  • Author(s): 南野 寛人、藤田 義人、小栗 靖生、大橋 晶子、後藤 剛、川原崎 聡子、古谷 太志、磯村 望、武居 晃平、李 瀛、河田 照雄、長谷川 宏幸、稲垣 暢也
  • Organizer: 第23回日本病態栄養学会年次学術集会
• [Presentation] テトラヒドロビオプテリンは胎児期より褐色脂肪組織の分化を制御し、出生後の糖・エネルギー代謝に関与する (2020)
  • Author(s): 南野 寛人、藤田 義人、小栗 靖生、大橋 晶子、後藤 剛、川原崎 聡子、古谷 太志、磯村 望、武居 晃平、李 瀛、河田 照雄、長谷川 宏幸、稲垣 暢也
  • Organizer: 第34回日本糖尿病・肥満動物学会年次学術集会
• [Presentation] 褐色脂肪組織の分化・増殖に関与する因子の解明と肥満・糖尿病に対する移植医療への応用 (2019)
  • Author(s): 藤田 義人、南野 寛人、小栗 靖生、大橋 晶子、後藤 剛、古谷 太志、磯村 望、河田 照雄、長谷川宏幸、稲垣 暢也
  • Organizer: 第62回日本糖尿病学会年次学術集会
• [Presentation] BH4の褐色脂肪組織への分化、および胎児期の補充がエネルギー代謝に及ぼす影響についての検討 (2019)
  • Author(s): 南野 寛人、藤田 義人、小栗 靖生、大橋 晶子、後藤 剛、川原崎 聡子、古谷 太志、磯村 望、武居 晃平、李 瀛、河田 照雄、長谷川 宏幸、稲垣 暢也
  • Organizer: 第33回日本プテリジン研究会
• [Presentation] Tetrahydrobiopterin Is Required for Brown Adipose Tissue Development and Differentiation (2019)
  • Author(s): Minamino H, Fujita Y, Oguri Y, Goto T, Ohashi A, Furuya F, Isomura N, Kawarasaki S, Kawada T, Hasegawa H, Inagaki N
  • Organizer: The 11th Scientific Meeting of the Asian Association for the Study of Diabetes
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Tetrahydrobiopterin Regulates Differentiation of Brown Adipose (2019)
  • Author(s): Minamino H, Fujita Y, Oguri Y, Goto T, Ohashi A, Furuya F, Isomura N, Kawarasaki S, Kawada T, Hasegawa H, Inagaki N
  • Organizer: The American Diabetes Association 79th Scientific Sessions
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of biomarkers of macronutrient intake by integrated analysis of metabolome data in both human samples and food compositions (2019)
  • Author(s): Fujita Y, Sakurai N, Ikeda K, Isomura N, Mano F, Furuya F, Shibata D, Ara T, Minamino H, Goto T, Matsumura Y, Kawada T, Inagaki N
  • Organizer: The 15th annual conference of the metabolomics society METABOLOMICS 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Discovery of plasma biomarkers in human samples that reflect carbohydrate intake (2019)
  • Author(s): Isomura N, Fujita Y, Sakurai N, Ikeda K, Mano F, Furuya F, Shibata D, Ara T, Minamino H, Goto T, Matsumura Y, Kawada T, Inagaki N
  • Organizer: The 15th annual conference of the metabolomics society METABOLOMICS 2019
  • Int'l Joint Research