腸脳相関における糖代謝制御機構の解明

• Project/Area Number: 22K16020
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 53010:Gastroenterology-related
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 木下 雅登 神戸大学, 医学部附属病院, 医員 (10913113)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 腸内分泌細胞 / Gfra3 / 腸脳相関 / 糖尿病 / 遺伝子改変マウス

Outline of Research at the Start

本研究は糖尿病の発症に関わる腸内分泌細胞（L細胞）のメカニズムを分子学的に解明することを目的とする。遺伝子改変マウスモデルを用いて個体レベルで糖代謝機構を解明することはヒトにおける病態の解明や治療法の新規開発となりうる。また、腸内分泌細胞は腸脳相関に関わるものであり、糖尿病だけではなく、意識に上らない知覚経路を解明するための情報基盤の構築に寄与することを期待できる。

Outline of Annual Research Achievements

腸脳相関に関わる腸内分泌細胞（EEC）はGfra3/Ret遺伝子を発現することが当研究室の研究データより明らかとなったことを背景で述べた。Gfra3の全身のノックアウトマウスにおいてEECのサブタイプの数が減少し、肥満・耐糖能障害を呈する。EECにおけるGfra3遺伝子が重要であることを調べるために私はGfra3のコンディショナルノックアウトマウスを作成した。Gfra3のエクソン4の上流と下流にloxPを挿入し、ゲノムシークエンスおよびサザンブロット法により目的となる遺伝子座にノックインされていることを確認した。この作成したマウスと腸上皮特異的なCreマウスを掛け合わせEEC特異的なGfra3ノックアウトマウスを調べたところEECのサブタイプが減少し、EECにおけるGfra3発現がEECの数に寄与することが明らかとなった。また高脂肪食を与えても体重や耐糖能はコントロールと有意差はなく、EECにおけるGfra3発現は体重や耐糖能には関与しないことも明らかとなった。また下記に述べたように二重組換えのDREADDマウスの作成に難渋しており、代替案として腸上皮特異的なVil1遺伝子のプロモーター下流にCre依存的にDREADDを発現するような遺伝子改変マウスを作成した。こちらの遺伝子改変マウスは想定通りDREADDを発現することが明らかとなり、現在L細胞特異的なCreマウスとの掛け合わせを行い、NPGニューロンや脳との連結について調べているところである。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

狂犬病ウイルスを用いたEECの神経トレース実験系が確立できていないことが大きな問題である。その理由としては既報にあった上記トレーサーマウスの遺伝子デザインを改良した遺伝子改変マウスを理化学研究所と共同作成したのだが、狂犬病の感染及びトレーサーとして機能するためのタンパク質が標的細胞において産生されないことが分かった。そのためEECと結合するNPGニューロンサブタイプの同定に至っていない。

Strategy for Future Research Activity

狂犬病ウイルスを用いたトレーサー実験は実行できない。そのためEECと脳の中継核であるNPGニューロンのシングルセルRNAシークエンスデータを用いて、NPG特異的な標識を可能なマウス系統を確立させて代替案とする。今現在、当研究室においてそのマウス作成に取り掛かっている。また二重組換えのDREADDマウスにおいてはようやくマウスとの掛け合わせが開始となった。L細胞特異的なDREADDマウスを用いて体重や耐糖能などにどのような生理学的な作用を及ぼすのか調べる予定である。