Establishment of animal disease models for intractable pediatric diseases due to defects of RNA metabolism and development of new therapeutics
Project/Area Number |
20H03644
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 52050:Embryonic medicine and pediatrics-related
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Research Institution | Oita University |
Principal Investigator |
花田 俊勝 大分大学, 医学部, 教授 (10363350)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
花田 礼子 大分大学, 医学部, 教授 (00343707)
西田 欣広 大分大学, 医学部, 准教授 (10336274)
疋田 貴俊 大阪大学, 蛋白質研究所, 教授 (70421378)
井原 健二 大分大学, 医学部, 教授 (80294932)
白石 裕士 大分大学, 医学部, 准教授 (80452837)
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Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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Budget Amount *help |
¥12,610,000 (Direct Cost: ¥9,700,000、Indirect Cost: ¥2,910,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
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Keywords | RNA代謝 / ゼブラフィッシュ / SMG9 / 希少難治性疾患 / 遺伝子改変動物 / ゲノム編集 / 難治性希少疾患 / 小頭症 / ANKLE2 / VRK1 / マウス / 疾患モデル動物 / 希少遺伝性疾患 / 遺伝性希少疾患 / RNAエキソソーム / EXOSC2 / LARS |
Outline of Research at the Start |
本研究は、小児難治性疾患の中で特にRNA制御機構の調節異常に関連して発症する希少疾患の動物モデル作製と、その病態形成機構を明らかにするものである。近年におけるシークエンス技術の発達により、多くの疾患発症の原因と考えられる遺伝子変異が見出されている。それが疾患発症の直接的原因であるか否かの検証には疾患モデル動物の作製が極めて強力なアプローチとなるが、現状ではその観点からの研究は未だ十分とは言えない。本研究では、動物モデルとしてゼブラフィッシュとマウスを用い、各々の利点を活かした疾患モデルの作製を行った上で原因遺伝子と疾患との関連性を検証し、病態形成機構の解析から治療標的分子の同定を行う。
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Outline of Annual Research Achievements |
NMD関連遺伝子SMG9の常染色体潜性突然変異は、心臓・脳奇形症候群(HBMS)と関連しており、これまでにホモ接合性のSMG9変異を持つ8家系12名の患者が報告されているが、SMG9変異がNMD経路にどのような影響を与えるのか、なぜHBMSを発症するのか不明であった。作製したSMG9遺伝子欠損ゼブラフィッシュは、長期生存可能であり、中枢神経系および心機能の異常をきたした。中枢神経系の発達異常を詳細に解析するため、神経幹細胞の特異的マーカー分子の免疫染色を行なったところ、幹細胞の減少を認めた。また、心臓特異的GFP発現ゼブラフィッシュとの交配により心収縮機能をモニタリングしたところ、有意に機能低下を認めた。さらに全身を病理学的解析にて調べたところ、中枢神経系と心臓のみならず、消化管、腎臓、肝臓、皮膚、生殖器など全身的な異常を認めた。その異常は早老症様であったため、老化マーカーであるβガラクトシダーゼ染色を行なったところ、SMG9遺伝子欠損ゼブラフィッシュの皮膚および脳に明らかな老化がみられた。そのため、SMG9遺伝子欠損により老化が促進されたと結論づけた。次に、老化が促進された分子メカニズムを解析するため、NMDの標的となるmRNA分子について定量的RNA-qPCRを行なった。多くのNMD標的mRNAの蓄積を認めたが、その中でポリアミン代謝に重要なSMOXに注目した。SMOXはスペルミンからスペルミジンを合成する酵素であるが、その際ROSとアクロレインを副産物として産生するが、これらは老化促進に作用する。そのため、SMG9遺伝子欠損ゼブラフィッシュではSMOXの発現上昇によりROSとアクロレインが大量に発生するため、老化が促進されたと考えた。実際、SMOX阻害剤とROS阻害剤で中枢神経系の発生と心機能の改善が認められた。SMG9 遺伝子欠損によりNMD機構が破綻し、mRNA代謝の異常が生じた。特にその中のSMOXが蓄積したことで、ROSとアクロレインが発生し老化を促進したと考えられた。
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Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(61 results)
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[Journal Article] Behavioral and neurological effects of Vrk1 deficiency in zebrafish2023
Author(s)
Carrasco Apolinario Magdeline E.、Umeda Ryohei、Teranishi Hitoshi、Shan Mengting、Phurpa、Sebastian Wulan Apridita、Lai Shaohong、Shimizu Nobuyuki、Shiraishi Hiroshi、Shikano Kenshiro、Hikida Takatoshi、Hanada Toshikatsu、Ohta Keisuke、Hanada Reiko
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Journal Title
Biochemical and Biophysical Research Communications
Volume: 675
Pages: 10-18
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Involvement of clusterin expression in the refractory response of pancreatic cancer cells to a MEK inhibitor.2023
Author(s)
Amada K, Hijiya N, Ikarimoto S, Yanagihara K, Hanada T, Hidano S, Kurogi S, Tsukamoto Y, Nakada C, Kinoshita K, Hirashita Y, Uchida T, Shin T, Yada K, Hirashita T, Kobayashi T, Murakami K, Inomata M, Shirao K, Aoki M, Takekawa M, Moriyama M.
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Journal Title
Cancer Sci.
Volume: 114
Issue: 5
Pages: 2189-2202
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Enhanced phosphorylation of c-Jun by cisplatin treatment as a potential predictive biomarker for cisplatin response in combination with patient-derived tumor organoids.2022
Author(s)
Tsukamoto Y, Kurogi S, Shibata T, Suzuki K, Hirashita Y, Fumoto S, Yano S, Yanagihara K, Nakada C, Mieno F, Kinoshita K, Fuchino T, Mizukami K, Ueda Y, Etoh T, Uchida T, Hanada T, Takekawa M, Daa T, Shirao K, Hironaka S, Murakami K, Inomata M, Hijiya N, Moriyama M.
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Journal Title
Lab Invest.
Volume: 102 (12)
Issue: 12
Pages: 1355-1366
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Vrk2 deficiency elicits aggressive behavior in female zebrafish2022
Author(s)
Umeda Ryohei、Teranishi Hitoshi、Hada Kazumasa、Shimizu Nobuyuki、Shiraishi Hiroshi、Urushibata Hirotaro、Lai Shaohong、Shide Masahito、Carrasco Apolinario Magdeline E.、Higa Ryoko、Shikano Kenshiro、Shin Toshitaka、Mimata Hiromitsu、Hikida Takatoshi、Hanada Toshikatsu、Hanada Reiko
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Journal Title
Genes to Cells
Volume: 27(4)
Issue: 4
Pages: 254-265
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Ankle2 deficiency-associated microcephaly and spermatogenesis defects in zebrafish are alleviated by heterozygous deletion of vrk1.2022
Author(s)
Apridita Sebastian W, Shiraishi H, Shimizu N, Umeda R, Lai S, Ikeuchi M, Morisaki I, Yano S, Yoshimura A, Hanada R, Hanada T.
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Journal Title
Biochem Biophys Res Commun.
Volume: 624
Pages: 95-101
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Leucyl-tRNA synthetase deficiency systemically induces excessive autophagy in zebrafish.2021
Author(s)
Inoue M, Miyahara H, Shiraishi H, Shimizu N, Tsumori M, Kiyota K, Maeda M, Umeda R, Ishitani T, Hanada R, Ihara K, Hanada T.
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Journal Title
Sci Rep
Volume: 11
Issue: 1
Pages: 8392-8392
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] CLP1 acts as the main RNA kinase in mice2020
Author(s)
Fujinami H, Shiraishi H, Hada K, Inoue M, Morisaki I, Higa R, Shin T, Kobayashi T, Hanada R, Penninger JM, Mimata H, Hanada T.
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Journal Title
Biochem Biophys Res Commun.
Volume: 525
Issue: 1
Pages: 129-134
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Behavioral and neurological effects of Vrk1 deficiency in zebrafish2024
Author(s)
Carrasco ME, Umeda R, Teranishi H, Shan M, Phurpa, Apridita Sebastian W, Lai S, Shimizu N, Shiraishi H, Shikano K, Hikida T, Hanada T, Ohta K, and Hanada R
Organizer
第101回 日本生理学会大会
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